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Die
Erfindung betrifft Steuerungen für ein Tor oder dergleichen,
insbesondere ein Garagentor, bei denen es zu einer Energieeinsparung
kommt.
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In
der
WO 03/030496
A1 wird ein Notstrombetrieb für einen Motor eines
Garagentorantriebes beschrieben. Bei Ausfall der Netzspannung versorgt eine
Batterie die gesamte Steuerung. Die Batterie selbst versorgt dabei
einen separaten Spannungsregler. Die Batterie ist aber nicht in
der Lage den Motor direkt anzutreiben.
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Das
Laden einer Batterie mittels eines Konstantstromreglers beschreibt
die
DE 197 32 299
B4 .
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Eine
Energieversorgungsanordnung für intermetierend energieversorgte
Betriebseinrichtungen, wie beispielsweise eine Barrierenanordnung
in Verbindung mit einem Akkumulator zeigt die
DE 102 52 566 A1 . Dabei
wird ein Controller einer Barrierenbewegungsanordnung so geschaltet,
dass eine Leistungsreduzierung durch eine Ersatzenergieversorgung
veranlasst wird, durch das Auftreffen beispielsweise der Barriere
auf ein Hindernis. Dabei empfiehlt die Erfindung über den
Controller gemäß das Öffnen der Barriere
in einer weggerichteten Bewegung von dem Hindernis, wenn die Energie
zurückgekehrt ist. Diese beschriebene Vorgehensweise ist
als Notbetrieb anzusehen.
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Aufgrund
der heutzutage immer mehr automatisierten Gegenstände wird
der Verbrauch von elektrischer Energie immer größer.
Dieses trifft auch für Steuerungen von Toren oder dergleichen
insbesondere von Garagentoren zu, da diese ein Netzteil mit einem
Netztransformator beinhalten, der eine große Verlustleistung
produziert. Der Gebrauch derartiger Steuerungen für Tore
oder dergleichen, insbesondere Garagentore, ist auf einen geringen
Zeitraum begrenzt. Nur während der Öffnungs- und
der Schließphase derartiger Tore wird die Steuerung benötigt.
Da heutzutage an den Steuerungen in der Regel auch noch eine Beleuchtungseinheit
vorhanden ist, muss zu der reinen Fahrzeit des Tores oder dergleichen,
während des Öffnungs- und Schließvorganges,
noch eine Nachzeit, die in der Regel bei den Antrieben einstellbar
ist, für die Beleuchtung hinzugerechnet werden. Da dieses
Zeitfenster praktisch nur im Minutenbereich liegt, sind während
der übrigen Zeit das Netzteil und damit der Transformator
stets aktiviert. Diese bedeutet, dass enorme Verlustleistungen erzeugt
werden, die neben Wärme auch einen hohen Verbrauchswert
mit sich bringen.
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Es
ist deshalb Aufgabe der Erfindung, diese Verlustleistungen herabzusetzen
bzw. zu eliminieren und gleichzeitig auch eine Notstromversorgung
ohne Netzbetrieb aufrecht zu erhalten.
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Gelöst
wir die Aufgabe durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche.
Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung
der Erfindung wieder.
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Es
wird bei der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen dass innerhalb
der Steuerung ein Akku vorhanden ist, der quasi nur während
der Einschaltphasen, d. h. während des Öffnens
und Schließens des Tores oder dergleichen, insbesondere
des Garagentores, über einen Laderegler geladen wird.
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Bei
einer ersten Inbetriebnahme eines derartigen Tores oder dergleichen über
die Steuerung ist es notwendig, dass beispielsweise für
den noch nicht geladenen Akku eine Möglichkeit zum Laden
dadurch geschaffen wird, dass auch bei einem Nichtbetrieb des Tores
das Netzteil für einen begrenzten Zeitraum entsprechend
aktiviert wird. Eine derartige Aktivierung kann beispielsweise über
einen Taster geschehen. Sobald der Cont roller feststellt, dass der Laderegler
den Akku entsprechend lädt, wird sowohl der Controller,
als auch ein HF-Empfänger, als auch ein Netzrelais mit
entsprechender Spannung versorgt. Aufgrund der innerhalb des Controllers
abgelegten Programme wird das Netzrelais aktiviert und die Betätigung
des Tasters kann wieder aufgehoben werden. Durch die Betätigung
des Netzrelais für einen einstellbaren bestimmten Zeitraum,
der abhängig ist von der Größe des Akkus,
wird eine Lademöglichkeit über den Laderegler
für den Akku geschaffen. Sobald jedoch der Ladezustand
des Akkus einen bestimmten Level erreicht hat, schaltet der Controller das
Netzrelais wieder ab. Eine derartige vor beschriebene Vorgehensweise
ist auch dann notwendig, wenn beispielsweise einmal aufgrund von
Außerbetriebnahmen der Akku tief entladen werden ist.
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Im
normalen Betrieb überwacht der Controller den Ladezustand
des Akkus durch ein Programm permanent.
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Bei
jeder Betätigung des Tores oder dergleichen, d. h. sowohl
beim Öffnen als auch beim Schließen und der hinzukommenden
Zeit für die Beleuchtung des Raumes über den Antrieb
wird über das Netzteil in Verbindung mit dem Laderegler
der Akku nachgeladen. So ist es möglich, dass bei einer
regelmäßigen Betätigung des Antriebes
der Akku immer ausreichend aufgeladen ist.
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Der
bei dieser Steuerung verwendete Akku ist größer
bemessen als bei einem Akku zur Aufrechterhaltung der Steuerfunktion,
um bei einem Netzausfall auch eine Notstromversorgung des Motors
möglich zu machen. Aus diesem Grunde sind auch die Spannung
und die Kapazität des Akkumulators wesentlich höher
als für den normalen Betrieb der Steuerung ausgelegt. Aus
den vorgenannten Gründen ist deshalb am Ausgang des Akkus
ein Schaltregler, der die Spannung des Akkus herunterregelt, um
so beispielsweise den Controller und den HF-Empfänger ständig
mit Spannung zu versorgen.
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Aufgrund
des höheren Spannungspotentials für den Motor
in Verbindung mit der Motoransteuerung ist es notwendig, dass diese
Spannung bei einem Netzausfall oder dergleichen an dem Motor weitergeleitet
wird. Erhält beispielsweise der Controller während
eines Netzausfalles einen Startbefehl, so erkennt dieser nach dem
Einschalten des Netzrelais, dass das Netzteil keine Spannung liefert
und der Laderegler den Akku nicht lädt. Daraufhin schaltet
der Controller ein Motorrelais ein, das die Spannung des Akkus an
die Motoransteuerung weiterleitet. In einem solchen Falle wird dann
der Motor durch den Batteriestrom betrieben.
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Durch
die Verwendung eines Netzrelais, das vorzugsweise ein elektronisches
Relais bzw. ein bistabiles Relais ist, wird sichergestellt, dass
durch den Befehl des Controllers die Verbindung zu dem Netzteil
im nicht benutzten Zeitraum des Antriebes unterbrochen wird. So
entsteht keine Verlustleistung, was zu einer Reduzierung der Kosten
führt.
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Der
Controller, der HF-Empfänger und das Netzrelais werden
jedoch auch im nicht benutzen Zustand über den Schaltregler
von dem Akku mit entsprechender Spannung versorgt. Dieses ist deshalb wichtig,
da insbesondere in dem Controller in unterschiedlichen Speichern
verschiedene Programme abgelegt sind, die bei einer Aktivierung
beispielsweise durch einen Handsender über den HF-Empfänger oder
durch einen Schaltimpuls in Form eines Tasters oder dergleichen
mit der notwendigen Spannung versorgt werden müssen.
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Bei
einem regelmäßigen Betrieb des Antriebes wird
durch diese vor beschriebene Maßnahme der Akku immer ausreichend
aufgeladen. Wird beispielsweise nach einem längeren Stillstand
der Ladezustand des Akkus niedriger, so erkennt der Controller diesen
niedrigeren Ladezustand anhand der fallenden Akkuspannung und kalkuliert
den Ladezustand gleichzeitig anhand von Lade- und Entladezeiten
durch den vorhergehenden Betrieb. Nur in diesem Falle, wo die Akkuspannung
unter einen bestimmten Wert sinkt, schaltet der Controller selbst das
Netzrelais zum Wiederaufladen des Akkus durch den Laderegler automatisch
ein.
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Wird
ein oberer Grenzwert während des Ladevorganges erreicht,
so wird auch wieder automatisch das Netzrelais abgeschaltet und
der Controller rechnet mit den gespeicherten Werten hinsichtlich der
nächsten Betätigung des Tores mit einer weiteren Ladung über
den Laderegler ausschließlich während des Betriebes
des Tores oder dergleichen.
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Bei
der Berechnung des Controllers hinsichtlich der gespeicherten Kapazität
des Akkus wird auch davon ausgegangen, dass ein Stromausfall des
Netzes zumindest einmal gegeben sein kann. Dieses bedeutet, dass
entsprechende Ladekapazitäten ausreichen müssen,
um den Motor beispielsweise aus der geschlossenen Stellung in die
Offenstellung und wieder in die Schließstellung mit dem
angeschlossenen Tor oder dergleichen fahren zu lassen, ohne dass dieses
für den Benutzer merkbar ist. Die Höhe des Ladezustandes,
ab der eine zusätzliche Aufladung stattfindet kann programmiert
bzw. eingestellt werden. Ebenso ist der Zeitraum für die
Nachladung über das Netzteil programmierbar bzw. einstellbar,
um den Ladezeitraum so klein wie möglich zu halten, um
so Energie zu sparen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1:
Ein Blockschaltbild in schematischer Ausführung für
eine Steuerung eines Tores oder dergleichen, insbesondere ein Garagentor;
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2:
ein Flussdiagramm für eine Überwachung des Ladezustandes
eines Akkumulators;
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3:
ein Flussdiagramm bei einem Netzausfall für eine Notstromversorgung
des Motors.
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Das
in der 1 wiedergegebenen Blockschaltbild einer Steuerung
für ein Tor oder dergleichen, insbesondere ein Garagentor,
weist einen Netzanschluss 3 auf, der zu einem Netztransformator 1 führt.
Im Anschluss an den Netztransformator 1 ist ein Netzteil 2 dargestellt,
das einseitig an einer Masseverbindung 10 angeschlossen
ist. Die andere Seite des Netzteiles 2 ist über
eine elektrische Verbindung 6 in Fortführung einer
elektrischen Verbindung 8 mit einem Laderegler 9 und
gleichzeitig in Fortführung einer elektrischen Verbindung 7 mit
einer Motoransteuerung 5 verbunden. Die Motoransteuerung 5 ist über elektrische
Verbindungen 17 und 18 mit einem Motor 4 verschaltet.
Dabei ist die Motoransteuerung 5 an einer Masseverbindung 10 ebenfalls
angeschlossen. Von der Motoransteuerung 5 geht eine elektrische Verbindung 14 zu
einem Controller 16. Über die elektrische Verbindung 14 wird
zum Einen der Motorstrom gemessen und darüber hinaus auch
die Position des Tores oder dergleichen festgestellt. Von dem Controller 16 ist
eine Verbindung 15 zu der Motoransteuerung 5 vorhanden, über
die die Richtung, d. h. entweder Öffnen oder Schließen
des Tores oder dergleichen und gleichzeitig auch die Geschwindigkeit, mit
der der Motor 4 den Öffnungs- bzw. Schließvorgang
durchführen soll, von dem Controller 16 vorgegeben.
Ferner wird die Position des Tores oder dergleichen gemessen.
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Der
Controller 16 kann beispielsweise durch ein Startsignal,
das über eine Verbindung 23 manuell gegeben wird,
eine Aktivierung der Motoransteuerung 5 durchführen.
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Es
ist jedoch auch möglich, dass mittels eines nicht dargestellt
Handsenders über eine Antenne 19 ein HF-Empfänger 20 aktiviert
wird, der über eine elektrische Verbindung 22 dem
Controller 16 den Befehl erteilt, die Motoransteuerung 5 über
die elektrische Verbindung 15 zu aktivieren.
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Der
Laderegler 9 ist elektrisch über eine Verbindung 11 mit
einem Akku 13 verbunden. Der Akku 13 ist andererseits
mit der Masse 10 und über eine Verbindung 55 mit
einem Schaltregler 56 verbunden. Durch den Laderegler 9 wird
der Akku 13 nur dann geladen, wenn das Netzteil 2 eingeschaltet
ist. Dieses ist zum Einen der Öffnungs- bzw. Schließvorgang des
Tores oder dergleichen und deren Nachleuchtzeit, die durch eine
entsprechende Beleuchtung des Antriebes erfolgt. Während
der anderen normalen, nicht benutzen Zeiten, wird der Akku 13 nicht
geladen. In dieser Zeit werden aber alle notwendigen Module mit
Spannung aus dem Akku 13 über einen Schaltregler 56 versorgt.
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Um
sicherzustellen, dass der Akku 13 mit seinem Ladezustand
nicht unter einem bestimmten Level absinkt, der normalerweise bei
regelmäßiger Betätigung des Antriebes
ausreichend sein würde, ist eine Verbindung 12 vorhanden,
die zu dem Controller 16 von dem Akku 13 führt.
Hierüber kann der Controller 16 feststellen, wie
hoch der Ladezustand des Akkus 13 ist. Gleichzeitig erkennt
der Controller 16 einen niedrigen Ladezustand anhand der
fallenden Akkuspannung und kalkuliert den Ladezustand daraufhin
weiter anhand von gespeicherten Lade- und Entladezeiten aus der
Vergangenheit. Sollte es so sein, dass der Controller 16 feststellt,
dass der Ladezustand des Akkus 13 nicht ausreichend ist,
so wird über die elektrische Verbindung 25 ein
Netzrelais 24, das innerhalb einer der Netzanschlüsse 3 zwischengeschaltet
ist, aktiviert. Durch die Betätigung des Netzrelais 24,
das als elektronisches Relais, vorzugsweise als bistabiles Relais
ausgeführt ist, wird das Netzteil 2 aktiviert.
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Durch
diese Schaltungsmaßnahme ist es möglich, dass
die Versorgungsspannung, die über die Verbindung 21 zu
dem Controller 16, dem HF-Empfänger 20 und
dem Netzrelais 24 durchgeschaltet ist, stets auf einem
sicheren Level gehalten wird. Gleichzeitig überwacht der
Controller 16 auch noch über eine Verbindung 38,
die von dem Laderegler 9 zu dem Controller 16 führt,
den Ladevorgang des Akkus 13.
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Dadurch,
dass der Akku 13 für eine höhere Spannung
und Kapazität ausgelegt ist, um den Motor 4 bei
einem Netzausfall in Form einer Notstromversorgung betreiben zu
können, ist über die Verbindung 55 ein
zusätzlicher Schaltregler 56 vorhanden. Der Schaltregler 56 liegt
einseitig an der Masse 10 und sein Ausgang stellt die Verbindung 21 dar,
wie bereits für den Controller 16 und den HF-Empfänger 20 beschrieben.
Der Schaltregler 56 ist deshalb notwendig, weil der Controller 16 und
der HF-Empfänger 20 sowie das Netzrelais 24 für
eine wesentliche geringere Spannungshöhe ausgelegt sind.
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Der
Pluspol des Akkus 13 ist über eine elektrische
Verbindung 57 einerseits an dem Netzrelais 24 und
an dem Motorrelais 48 elektrisch angeschlossen. Das Netzrelais 24 kann
jedoch auch, wie bereits vor beschrieben, mit der niedrigeren Spannung
des Spannungsreglers über den Ausgang 21 versorgt werden.
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Das
Motorrelais 48 wird andererseits über eine elektrische
Verbindung als Ansteuerung 49 mit dem Controller 16 verbunden.
So ist es möglich, dass der Controller 16 aufgrund
eines Startbefehles auch während eines Netzausfalles erkennt,
dass nach dem Einschalten des Netzrelais 24 der Laderegler 9 keine
Spannung über die elektrische Verbindung 38 liefert.
Dieses bedeutet, dass ein Netzausfall vorliegt und somit der Controller 16 über
die Ansteuerung 49 das Motorrelais 48 ansteuert.
Nachdem das Motorrelais 48 angesteuert worden ist, wird
ein Kontakt 50 geschlossen, der sich innerhalb einer elektrischen Verbindung 54 sich
befindet, die einerseits an dem Akku 13 angeschlossen ist.
Somit gelangt die Spannung des Akkus 13 über die
elektrische Verbindung 54 und 7 an die Motoransteuerung 5,
die daraufhin den Motor 4 in die entsprechende Bewegungsrichtung
bringt.
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Durch
diese Schaltungsanordnung zeigt sich, dass auch mit einem Akku 13,
der eine höher Spannung und eine größere
Kapazität aufweist, neben einer Spannungsversorgung für
den Controller 16 und den HF-Empfänger 20 über
den Schaltregler 56 gleichzeitig auch der Motor 4 betrieben
werden kann.
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Ein
Ablaufschema, welches innerhalb des Controllers 16 in einem
nicht flüchtigen Speicher abgelegt ist, zeigt die 2 in
Form eines Flussdiagramms. Durch einen Startbefehl 23 wird
der Controller 16 aktiviert. Es findet im Anschluss an
den Startbefehl 23 eine Messung des Ladezustandes 26 und gleichzeitig
auch eine Kalkulation zum Ladezustand des Akkus 13 statt. Über
einen daraus generierten Befehl 27 in Form einer Information
wird der Ladezustand des Akkus 13 mit einem unteren Grenzwert 28 festgestellt.
Ist dieser Grenzwert 28 kleiner als der gespeicherte Grenzwert,
so wird über einen Befehl 29 der Ladevorgang für
den Akku 13 aktiviert. Dieses geschieht dadurch, dass durch
einen Befehl 31 das Netzrelais 24 eingeschaltet
wird. Im Anschluss daran wird über einen Befehl der Ladezustand
weiter gemessen und gleichzeitig auch kalkuliert, was über
die Verbindung 12 mittels des Controllers 16 durchgeführt
wird. Erreicht der Ladezustand einen oberen Grenzwert 33,
so wird über den Befehl 35 eine Abschaltung des
Netzrelais 24 mittels eines Befehles 36 durchgeführt.
Im Anschluss daran wird nach dem Befehl 36 eine weitere
permanente Überwachung des Ladezustandes über
den Controller 16 durchgeführt.
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Ist
jedoch der Ladezustand mit seinem oberen Grenzwert 33 noch
nicht erreicht, so wird eine Rückmeldung 34 generiert,
die eine weitere Aktivie rung des Befehles 31 durchführt.
Somit wird sichergestellt, dass der Ladevorgang erst dann durch
das Netzrelais 24 unterbrochen wird, wenn eine Obergrenze 33 als
Ladezustand für den Akku 13 erreicht ist.
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Wenn
der Ladezustand noch keinen unteren Grenzwert 28 erreicht
hat, so wird ein Befehl 30 zur Überwachung des
Ladezustandes 26 weiterhin aufrechterhalten.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird sichergestellt, dass sowohl der Controller 16,
der HF-Empfänger 20 und das Netzrelais 24 stets
mit einer Spannungsversorgung 21 durch den Schaltregler 56 über den
Akku 13 versorgt werden und eine Notstromversorgung für
den Motor 4 bei Netzausfall durch den Akku 13 direkt
vorliegt. Gleichzeitig ist aber auch sichergestellt, dass eine derartige
Steuerung für ein Tor oder dergleichen, insbesondere ein
Garagentor, keine hohen Verlustleistungen erzeugt.
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Das
Flussdiagramm der 3 gibt einen Teil eines Programms
wieder, das für einen Notstrombetrieb des Motors greift.
Dabei wird durch einen Startbefehl 39 eine Auswertung eines
Funkcodes 40 vorgenommen. Wenn der Funkcode 40 mit
dem HF-Empfänger 20 entsprechend codiert ist,
werden die Starteingänge 41 eingelesen. Liegt
eine Startanforderung als Befehl vor, so wird eine Meldung 44 an das
Netzrelais 24 gegeben. Gleichzeitig wird jedoch auch von
dem Akkumulator 13 über einen Befehl der Ladezustand 37 gemessen
und es wird durch den Controller 16 kalkuliert, ob ein
ausreichender Ladezustand vorhanden ist. Ist ein Ladestrom vorhanden, so
wird durch die Messung des Ladestromes 45 ein Befehl 46 an
die Motorsteuerung 5 weitergegeben, worauf der Motor 4 entsprechend
angesteuert wird. Gleichzeitig gibt die Motoransteuerung 5 einen
Befehl über die Verbindung 49 an das Motorrelais 48, dass
dieses nicht angezogen werden muss, weil das Netzteil 2 die
entsprechende Spannung liefert. Dieses ist ein Fall, bei dem die
Notstromversorgung nicht aktiviert ist. Über die Verbindung 53 wird
eine Rückmeldung an den Anfang des Programms weitergeleitet.
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Wenn
kein Ladestrom vorhanden ist, wird über die Meldung 47 das
Motorrelais 48 durch den Controller 16 aktiviert,
was bedeutet, dass der Kontakt 50 schließt und
ein Befehl 51 an die Motoransteuerung 5 geht,
die den Motor 4 auch über die Notstromversorgung
des Akkus 13 sicherstellt.
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Wenn
am Anfang keine Startanforderung 42 vorliegt, so wird dieses über
die Rückmeldung 43 an den Anfang des Programms
weitergeleitet.
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- 1
- Netztransformator
- 2
- Netzteil
- 3
- Netzanschluss
- 4
- Motor
- 5
- Motoransteuerung
- 6
- elektrische
Verbindung
- 7
- elektrische
Verbindung
- 8
- elektrische
Verbindung
- 9
- Laderegler
- 10
- Masse
- 11
- elektrische
Verbindung
- 12
- elektrische
Verbindung (Überwachung Ladezustand)
- 13
- Akku
- 14
- elektrische
Verbindung
- 15
- elektrische
Verbindung
- 16
- Controller
- 17
- elektrische
Verbindung
- 18
- elektrische
Verbindung
- 19
- Antenne
- 20
- HF-Empfänger
- 21
- Spannungsversorgung
- 22
- elektrische
Verbindung
- 23
- Start
- 24
- Netzrelais
- 25
- Inbetriebnahme
- 26
- Ladezustandsmessung
- 27
- Information
- 28
- untere
Grenze Ladezustand
- 29
- Befehl
Laden
- 30
- Befehl
Ladezustand überwachen
- 31
- Befehl
Netzrelais einschalten
- 32
- Ladezustand
kontrollieren
- 33
- obere
Grenze Ladezustand
- 34
- Rückmeldung
- 35
- Ladezustand
voll
- 36
- Befehl
Netzrelais abschalten
- 37
- Befehl Überwachung
- 38
- elektrische
Verbindung
- 39
- Start
- 40
- Befehl
Funkcode auswerten
- 41
- Befehl
Starteingänge einlesen
- 42
- Startanforderung
- 43
- Rückmeldung
- 44
- Meldung
- 45
- Messung
Ladestrom
- 46
- Befehl
Motoransteuerung
- 47
- Meldung
- 48
- Motorrelais
- 49
- Ansteuerung
- 50
- Kontakt
- 51
- Befehl
Motoransteuerung
- 52
- Befehl
Motoransteuerung aufheben
- 53
- Rückmeldung
- 54
- elektrische
Verbindung
- 55
- elektrische
Verbindung
- 56
- Schaltregler
- 57
- Versorgungsspannung
- 58
- elektrische
Verbindung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 03/030496
A1 [0002]
- - DE 19732299 B4 [0003]
- - DE 10252566 A1 [0004]