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Die
Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Tor, eine
Tür oder dergleichen, insbesondere für ein Sektionaltor
oder ein Garagentor. Dabei besteht die Antriebseinheit im Wesentlichen
aus einem separaten Netztransformator für eine Motorsteuerung
eines Antriebsmotors mit einem Positionsgeber und einem Schaltnetzteil.
Ferner sind Sicherheitseinrichtungen und mindestens ein mobiler
Funksender und/oder wahlweise eine ortsfeste Bedieneinheit vorhanden.
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Eine
Steuerung für ein Tor oder dergleichen, insbesondere für
ein Garagentor, das im Wesentlichen aus einem Netzteil mit einem
Netztransformator und einer Motoransteuerung mit einem Motor besteht,
einem HF-Empfänger, einem Controller und einen Akku mit
einem Laderegler beinhaltet, zeigt die
DE 10 2008 049 831 A1 .
Der Akku ist dabei so geschaltet, dass dieser den HF-Empfänger
und den Controller im ausgeschalteten Zustand des Netzteiles permanent
mit elektrischer Spannung versorgt. Der Akku wird während
der Einschaltzeit des Netzteiles über einen Laderegler
bzw. bei Unterschreitung seines Ladezustandes durch Einschalten
des Netzteiles für einen Zeitraum aufgeladen.
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Ein
Garagentorantrieb und ein Verfahren zum Betrieb eines Garagentorantriebes
gibt auch die
DE
10 2004 037 933 B3 wieder. Dabei besteht der Garagentorantrieb
im Wesentlichen aus einem mit einer Netzspannung betriebenen Elektromotor,
der durch eine Steuer- und Regelschaltung betrieben wird. Ferner
ist eine Steuereinheit vorhanden, die im Wesentlichen aus einem
Empfänger für eine drahtlose Kommunikation mit
einem vorzugsweise als Handsender ausgestatteten Funkfernsteuersender, einem
Laderegler für einen elektrisch aufladbaren Energiespeicher
sowie einem Wechselrichter und einer netzunabhängigen Stromerzeugungseinrichtung besteht.
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Eine
weitere Steuerung für ein Tor oder dergleichen, die einen
Akku beinhaltet, der so geschaltet ist, dass diesen bei einem Netzausfall
eine Notstromversorgung für die Motorsteuerung mit dem
Motor aufrecht erhalten kann, gibt die
DE 10 2008 049 832 A1 bekannt.
Der Akku wird hier während der Einschaltzeit des Netzteiles über
einen Laderegler geladen.
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Für
eine Betriebsbereitschaft einer elektromechanischen Antriebseinheit
eines Tores, einer Tür, insbesondere eines Garagentores
oder dergleichen gibt die
DE 20 2008 003 778 U1 , Trennschaltungen wieder,
die zwischen Verbindungen der Stromversorgung zu Komponenten und/oder
der Steuer- und Regeleinheit geschaltet sind. Dabei bestehen die
Trennschaltungen vorzugsweise aus einer elektronischen Schaltung
oder einer kontaktbehafteten Komponente.
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Antriebseinheiten
für Tore, Türen oder dergleichen werden immer
nur während eines kurzen Zeitraumes betrieben. Der darüber
hinaus gehende Zeitraum stellt eine gewisse Betriebsbereitschaft
dar, wobei die Betriebsbereitschaft bedeutet, dass das Gerät
zu jeder Zeit, beispielsweise über eine Fernbedienung oder
einen Wahlschalter einschaltbar ist. Zu diesem Zweck müssen
einige Komponenten der Antriebseinheit ständige aktiv,
d. h. mit Betriebsspannung versorgt werden. Aus dieser Forderung
ergibt sich eine während des Bereitschaftsbetriebes dem Netz
entnommene Leistung. Da die Antriebseinheit im Bereitschaftsbetrieb
nicht in Betrieb ist, kann diese Leistung als echte Verlustleistung
angesehen werden. Da andererseits der Bereitschaftsbetrieb in der Regel über
mehrere Stunden am Tage bzw. Tage in der Woche läuft, ist
man bemüht, die während des Bereitschaftsbetriebes
aufgenommene Leistung möglichst gering zu halten.
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Schaltnetzteile
zur Versorgung elektronischer Geräte weise neben dem Normalbetrieb
eine so genannte Betriebsbereitschaft auf, bei der ein im Vergleich
zum Normalbetrieb wesentlich geringere Last mit Energie zu versorgen
ist. Während des Betriebsbereitschaftszeitraumes soll die
Leistungsaufnahme der Antriebseinheit möglichst gering
sein. Die Eigenverlustleistung herkömmlicher Schaltnetzteile im
Bereitschaftsbetrieb ist jedoch im Vergleich zur abgegriffenen Nutzleistung
relativ hoch. Der Wirkungsgrad ist dementsprechend niedrig.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Antriebseinheit
für ein Tor, eine Tür oder dergleichen, insbesondere
ein Sektionaltor oder Garagentor zu schaffen, das während
der Betriebsbereitschaft wenig Verlustleistung verbraucht. Dabei soll
insbesondere auf die Verwendung eines Speichers in Form einer Batterie
oder eines Akkus verzichtet werden, weil derartige Einrichtungen
insbesondere in Verbindung mit entsprechenden Ladereglern eine derartige
Antriebseinheit unnütz verteuern.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
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Eine
erfindungsgemäße Antriebseinheit besteht dabei
im Wesentlichen aus einem separaten Netztransformator für
eine Motorsteuerung eines Antriebsmotors mit einem Positionsgeber
und entsprechenden Sicherheitseinrichtungen. Ferner ist mindestens
ein mobiler Funksender und/oder wahlweise eine ortsfeste Bedieneinheit
vorhanden. Neben dem vor beschriebenen Netztransformator, der eine
normale Ausführung eines herkömmlichen Transformators
beinhaltet, ist darüber hinaus erfindungsgemäß ein
verlustleistungsarmes Schaltnetzteil vorhanden. Dieses verlustleistungsarme
Schaltnetzteil weist mindestens zwei in ihrem Betrag unterschiedliche
Spannungsausgänge auf. Dabei ist einer der Spannungsausgänge
ausschließlich mit einem Mikrocontroller und einem Funkempfänger
und/oder der ortsfesten Bedieneinheit verbunden. Dieser Spannungsausgang
ist als geregelter Spannungsausgang ausgeführt und stellt
eine ständige Verbindung zwischen dem Mikrocontroller,
dem Funkempfänger und der Bedieneinheit her. Durch diese
Schaltungsmaßnahme wird sichergestellt, dass beim Empfangen
eine Funksignals von einer Fernbedienung oder bei Betätigung
der Bedieneinheit der Mikrocontroller aus seiner Betriebsbereitschaft
heraus geweckt wird und die in der Antriebseinheit vorhandenen Komponenten und
Sicherheitseinrichtungen entsprechend frei schaltet, so dass die
Antriebseinheit, das Tor, die Tür oder dergleichen automatisch
betätigen kann.
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Mit
dem zweiten Spannungsausgang des Schaltnetzteiles, der ein ungeregelter
Spannungsausgang ist und eine andere Spannungshöhe als
der geregelte Spannungsausgang aufweist, werden insbesondere Stellglieder
und ein Leistungsschalter für den Motor versorgt. Dadurch,
dass die einzelnen Stellglieder selektiv oder insgesamt nach entsprechenden
Programmen, die in dem Mikrocontroller in Speichern gespeichert
sind, und nach der Zeit der Betriebsbereitschaft angesteuert werden,
wird durch die Ansteuerung quasi eine Durchschaltung der ebenfalls
an den Stellgliedern anliegenden ungeregelten Spannung zu den hinter
den Stellgliedern befindlichen Einrichtungen, wie Lichtschranke,
Türkontakt, Leistungsschalter, Hauptschalter usw. bewirkt.
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Durch
die vorherige Beschreibung wird deutlich, dass während
der Betriebsbereitschaft das Schaltnetzteil an der Versorgungsspannung
liegt und somit an den geregelten und ungeregelten Ausgängen
entsprechende Spannungspotentiale vorliegen. Da jedoch nur an dem
geregelten Spannungsausgang der Mikrocontroller, der Funkempfänger
und die Bedieneinheit permanent angeschlossen sind, verbrauchen
diese im Betriebesbereitschaftszeitraum nur eine geringe Stromaufnahme.
Der Verbrauch ist somit sehr gering.
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Obwohl
an den Stellgliedern die ungeregelte Spannung anliegt, wird dort
aufgrund der Sperrung der Weiterschaltung dieser ungeregelten Spannung kein
Stromfluss stattfinden, so dass auch keine Verlustleistung entstehen
kann.
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Ein
derartiges Schaltnetzteil, das als Sperrwandler aufgebaut ist, beinhaltet
einen derartigen Transformator mit einem Ferritkern, dessen Wicklung so
gewickelt ist, dass diese bereits verlustarm ausgeführt
ist. Dieses gelingt dadurch insbesondere, dass zwischen den einzelnen
Lagen der Wicklungen eine sehr geringe Lagenspannung vorhanden ist.
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Um
eine geregelte und eine ungeregelte Spannung am Ausgang des verlustleistungsarmen Schaltnetzteiles
erzeugen zu können, bedarf es eines Transformators, der
neben einer Primärwicklung eine Sekundärwicklung,
die aus zwei getrennten Wicklungen bestehen kann oder aber als eine
Wicklung ausgeführt ist und für zwei Spannungen
einen entsprechenden Spannungsabgriff aufweist.
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Je
nach Verwendung der entsprechenden Bauelemente innerhalb der Antriebseinheit
ist vorzugsweise die geregelte Ausgangsspannung niedriger als die
ungeregelte Ausgangsspannung.
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Aufgrund
der innerhalb der Programme vorgegebenen Programmschritte und entsprechender Parameter
ist der Mikrocontroller in der Lage, die Ansteuerung der Stellglieder
und des Leistungsschalters, insbesondere in der Schließposition
des Tores, der Tür oder dergleichen direkt oder nach Ablauf
eines veränderbaren Zeitfensters auf zu heben. Sowohl von
den Sicherheitseinrichtungen als auch von dem Positionsgeber und
dem Leistungsschalter sind Rückmeldungen über
entsprechende Verbindungen zu dem Mikrocontroller vorhanden.
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Es
zeigt sich, dass durch die Erfindung die verlustreichen Komponenten,
wie Netztransformator, Motorsteuereinheit im Zustand der Betriebsbereitschaft
komplett abgeschaltet werden. Hierzu zählt auch eine entsprechende
Beleuchtung. Allein das Schaltnetzteil wird während der
Zeit der Betriebsbereitschaft weiter mit Spannung versorgt, wobei
aus diesem nur über den geregelten Spannungsausgang ein
entsprechender Stromfluss zu verzeichnen ist. Ein Stromfluss zu
den Stellgliedern oder derbgleichen findet aufgrund der Nichtansteuerung über
den Mikrocontroller nicht statt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des in der 1 dargestellten
Blockschaltbildes an einem möglichen Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Das
Blockschaltbild der 1 zeigt nur die wesentlichen
Komponenten einer möglichen Antriebseinheit. Dabei können
insbesondere Sicherheitsvorrichtungen oder dergleichen in größerer
Anzahl oder verminderter Anzahl vorhanden sein. Die Antriebseinheit
wird über einen Netzanschluss 11 mit entsprechender
Netzspannung versorgt. Dabei ist der Netzanschluss 11 zum
einen mit einem Schaltnetzteil 2 und an einem Hauptschalter 12 elektrisch verbunden.
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Wenden
wir uns zunächst dem Teil des Blockschaltbildes zu, der
die Ansteuerung eines Antriebsmotors 3 bewirkt. Durch den
Hauptschalter 12 kann die Netzspannung über eine
Verbindung 33 an einen Netztransformator 9 nur
weitergeschaltet werden, wenn von einem Mikrocontroller 1 über
eine Informationsverbindung 34 ein entsprechendes Stellglied 13 aus
seiner Betriebsbereitschaft heraus in den aktiven Zustand geschaltet
wird. Am Ausgang des Stellgliedes 13 wird über
eine gesteuerte Verbindung 29 der Hauptschalter 12 aktiviert.
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Über
eine Verbindung 32 wird von dem Netztransformator 9 eine
Motorsteuerung 8 mit der entsprechenden Versorgungsspannung
versorgt. Angesteuert wird die Motoreinheit entsprechend den in dem
Mikrocontroller 1 abgelegten Programmen über eine
Informationsverbindung 35. Die Motorspannung für
den Antriebsmotor 3 wird über eine Verbindung 31 an
einen Leistungsschalter 7 weitergegeben, dessen geschalteter
Ausgang 30 den Antriebsmotor 3 bestromt. Über
eine Informationsverbindung 36 wird der Leistungsschalter 7 gesteuert.
Sowohl das Stellglied 13 als auch der Leistungsschalter 7 werden
mit einer ungeregelten Spannungsversorgung 22 des Schaltnetzteiles 2 über
eine Verbindung 24 versorgt.
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Durch
die vor beschriebene Anordnung wird deutlich, dass der Netztransformator 9 im
Zustand der Betriebsbereitschaft über den Hauptschalter 12 stromlos
geschaltet wird. Somit braucht in Verbindung mit dem Leistungsschalter 7 bei
einem intermetierenden Betrieb des Antriebsmotors 3 nur
der Leistungsschalter 7 freigeschaltet werden.
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Der
Antriebsmotor 3 weist einen Positionsgeber 4 auf,
dessen Stromversorgung über eine gesteuerte Verbindung 28 in
Verbindung mit einem Stellglied 14 bewerkstelligt wird.
An dem Stellglied 14 ist über die Verbindung 24 die
ungeregelte Spannungsversorgung vorhanden und mittels des Mikrocontrollers 1 wird über
eine Informationsverbindung 37 eine Ansteuerung des Stellgliedes 14 bewirkt.
Von dem Positionsgeber 4 gehen die dort ermittelten Inkremente
oder anderen Informationen über eine Datenverbindung 46 an
den Mikrocontroller 1.
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Mit
der ungeregelten Spannungsversorgung 22 des Schaltnetzteiles 2 sind
auch noch die in dem Blockschaltbild vorhandenen Stellglieder 15, 16 und 17 versorgt.
Die Stellglieder 15, 16 und 17 sind über entsprechend
gesteuerte Verbindungen 25, 26 und 27 mit
beispielsweise einer Lichtschranke 18, einer Sicherungsvorrichtung 19,
die als Türkontakt oder dergleichen ausgebildet sein kann
und beispielsweise einer weiteren Lichtschranke 20 verbunden.
Angesteuert werden die Stellglieder 15, 16, 17 über
entsprechende Informationsverbindungen 38, 39, 40 von
dem Mikrocontroller 1. So ist es über die Informationsverbindungen 38, 39, 40 möglich,
diese externen Komponenten mittels der Stellglieder 15, 16, 17 entweder
alle zusammen oder selektiv anzusteuern. Von den einzelnen Komponenten
gehen entsprechende Datenverbindungen 41, 42 und 43 wieder
als Informationsträger an den Mikrocontroller 1.
Innerhalb des Mikrocontrollers 1 werden diese entsprechenden
Parameter bzw. Daten dann entsprechend verarbeitet.
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Das
Schaltnetzteil 2 weist neben dem ungeregelten Spannungsausgang 22 auch
einen geregelten Spannungsausgang 21 auf. Diese geregelte Spannungsversorgung 21 ist
neben der ständigen Versorgung während des Betriebsbereitschaftszustandes
auch für die ständige Versorgung des Mikrocontrollers 1,
des Funkempfängers 5 sowie einer möglicherweise
vorhandenen Bedieneinheit 6 zuständig. Dabei wird
die geregelte Spannungsversorgung über eine Verbindung 23 an
die vorgenannten Komponenten geliefert.
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In
einem Zeitraum der Betriebsbereitschaft ist somit zum einen über
den Hauptschalter 12 in Verbindung mit dem Stellglied 13 der
gesamte Leistungskreis stromlos geschaltet, wobei das Schaltnetzteil 2 ständig
an dem Netzanschluss 11 verbleibt. An dem Ausgang 22 liegt
zwar die ungeregelte Spannungsversorgung an den Stellgliedern 13, 14, 15, 16, 17 und
dem Leistungsschalter 7 an, da jedoch diese gesperrt sind,
kann kein Strom fließen. Innerhalb der Stellglieder 13, 14, 15,16 und 17 können
je nach gewünschter Ausführung elektronische Schalter
bzw. auch Kontakt behaftete Schaltelemente enthalten sein. Somit
wird deutlich, dass während des Betriebsbereitschaftszustandes
nur der Mikrocontroller 1, der Funkempfänger und
wahlweise bei dem Vorhandensein einer Bedieneinheit 6 diese
mit einer geregelten Spannung versorgt werden. Durch diese schaltungstechnische
Maßnahme in Verbindung mit der Ausführung des
Schaltnetzteiles, das insbesondere einen verlustarmen Transformator
aufweist, ist es möglich, die Verlustleistung während
des Zeitraumes einer Betriebsbereitschaft drastisch zu senken. Damit
während des Zeitraumes der Betriebsbereitschaft beim Auftreten
eines Funksignals der Funkempfänger aktiviert werden kann,
ist eine Datenverbindung 44 von dem Funkempfänger 5 zu
dem Mikrocontroller 1 vorhanden. Das Gleiche gilt für
die Bedieneinheit 6, die über eine Datenverbindung 45 mit
dem Mikrocontroller 1 verbunden ist.
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Es
versteht sich, dass beispielsweise der Hauptschalter 12 auch
eine Zeiteinheit enthalten kann, über die beispielsweise
nach Beendigung des Laufes des Tores, der Tür oder dergleichen
eine entsprechende Beleuchtung 10 für einen einstellbaren Zeitraum
noch vorhanden ist. Nach Ablauf dieses Zeitraums wird mittels des
Hauptschalters auch die Beleuchtung 10 ausgeschaltet.
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- 1
- Mikrocontroller
- 2
- Schaltnetzteil
- 3
- Antriebsmotor
- 4
- Positionsgeber
- 5
- Funkempfänger
- 6
- Bedieneinheit
- 7
- Leistungsschalter
- 8
- Motorsteuerung
- 9
- Netztransformator
- 10
- Beleuchtung
- 11
- Netzanschluss
- 12
- Hauptschalter
- 13
- Stellglied
- 14
- Stellglied
- 15
- Stellglied
- 16
- Stellglied
- 17
- Stellglied
- 18
- Lichtschranke
- 19
- Sicherungsvorrichtung
- 20
- Sicherungsvorrichtung
- 21
- geregelte
Spannungsversorgung
- 22
- ungeregelte
Spannungsversorgung
- 23
- Verbindung
- 24
- Verbindung
- 25
- gesteuerte
Verbindung
- 26
- gesteuerte
Verbindung
- 27
- gesteuerte
Verbindung
- 28
- gesteuerte
Verbindung
- 29
- gesteuerte
Verbindung
- 30
- Ausgangsspannung
- 31
- Verbindung
- 32
- Verbindung
- 33
- Verbindung
- 34
- Informationsverbindung
- 35
- Informationsverbindung
- 36
- Informationsverbindung
- 37
- Informationsverbindung
- 38
- Informationsverbindung
- 39
- Informationsverbindung
- 40
- Informationsverbindung
- 41
- Datenverbindung
- 42
- Datenverbindung
- 43
- Datenverbindung
- 44
- Datenverbindung
- 45
- Datenverbindung
- 46
- Datenverbindung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102008049831
A1 [0002]
- - DE 102004037933 B3 [0003]
- - DE 102008049832 A1 [0004]
- - DE 202008003778 U1 [0005]