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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Tor.
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Derartige Antriebssysteme werden im privaten und industriellen Bereich für Tore aller Art wie Kipptore, Sektionaltore, Drehtore, Schiebetore und dergleichen eingesetzt.
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Bei dem Betrieb derartiger Antriebssysteme wird der Antrieb des Antriebssystems nur innerhalb relativ kurzer Zeitintervalle dazu benötigt, das Tor zu öffnen und zu schließen. Größtenteils befindet sich der Antrieb des Antriebssystems in einer Ruhestellung, da das Tor nicht bewegt wird. In dieser Phase muss jedoch das Antriebssystem stets in einem Bereitschaftsmodus sein, da auf eine Bedieneranfrage das Tor sofort geschlossen oder geöffnet werden muss.
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Aus der
DE 10 2010 004 869 A1 ist ein Antriebssystem für ein Tor bekannt, welches eine Antriebseinheit zum Öffnen und Schließen des Tors umfasst, wobei deren Stromversorgung über ein Hauptnetzteil erfolgt. Ein Steuerungsmodul ist vorgesehen, welches über ein an eine Netzspannung angeschlossenes Spannungsversorgungsmodul mit einer definierten Steuerspannung gespeist ist. Das Hauptnetzteil ist über einen Schalter an die Netzspannung angeschlossen, welcher von dem Steuerungsmodul steuerbar ist. In einem Arbeitsbetrieb ist der Schalter durch das Steuerungsmodul geschlossen und in einem Bereitschaftsbetrieb ist der Schalter durch das Steuerungsmodul geöffnet.
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Bei diesem Antriebssystem wird erreicht, dass die zum Öffnen und Schließen des Tors notwendigen Komponenten, insbesondere der Antrieb und die Leistungselektronik zur Steuerung des Antriebs, im Wesentlichen nur während des Arbeitsbetriebs, innerhalb dessen die Öffnungs- und Schließbewegung mit dem Tor durchgeführt wird, aktiviert sind.
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Während des Bereitschaftsbetriebs, in welchem keine Bewegung des Tors durchgeführt werden muss, sind die Komponenten des Antriebssystems mit hohem Verbrauch abgeschaltet und führen damit zu keinen Verlusten, so dass ein verlustarmer Bereitschaftsbetrieb im Stand-by-Betrieb realisiert ist.
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Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass neben dem Hauptnetzteil ein Schaltnetzteil als weiteres Spannungsversorgungsmodul vorgesehen werden muss, um im Stand-by-Betrieb die Stromversorgung des Steuerungsmoduls zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für ein Tor bereitzustellen, welches bei geringem konstruktivem Aufwand wirtschaftlich und energiesparend arbeitet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein Tor umfasst eine Antriebseinheit zum Öffnen und Schließen des Tors, sowie eine Prozessoreinheit, welche die Funktionen der Antriebseinheit steuert. Ein an eine Netzspannung angeschlossener Transformator ist vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, eine Versorgungsspannung zu generieren, bei welcher die Komponenten der Antriebseinheit betrieben werden können. In einem Bereitschaftsbetrieb ist die Netzspannung nur über einen Blindwiderstand auf den Transformator geführt, so dass diesem ein begrenzter Strom zugeführt ist. Der Transformator generiert eine gegenüber der Versorgungsspannung reduzierte Ausgangsspannung, die zum Betrieb der Prozessoreinheit ausreicht, jedoch nicht für den Betrieb der Komponenten der Antriebseinheit. In einem Arbeitsbetrieb ist der Blindwiderstand durch einen Leistungsschalter überbrückt, so dass der Transformator die Versorgungsspannung generiert.
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Erfindungsgemäß wird somit mit geringstmöglichem konstruktiven Aufwand ein wahlweise umschaltbarer Betrieb des Antriebssystems in einem Arbeitsbetrieb und einem Bereitschaftsbetrieb, das heißt Stand-by-Betrieb gewährleistet. Dabei sind in dem Arbeitsbetrieb sämtliche Komponenten der Antriebseinheit aktiv, das heißt eingeschaltet, so dass mit diesen ein Öffnen und Schließen des Tors durchgeführt werden kann. Hierbei ist der Begriff Antriebskomponenten weit auszulegen, das heißt hierzu gehören auch periphere Komponenten wie Sicherheitseinrichtungen, insbesondere Schaltleisten oder Lichtschrankensysteme, welche ein ordnungsgemäßes Verfahren des Tors überwachen und insbesondere in den Torbereich eintretende Hindernisse detektieren. Ebenso ist im Arbeitsbetrieb auch die Prozessoreinheit aktiv, sowie ein der Prozessoreinheit zugeordneter Funkempfänger, der Funksignale von einem zugeordneten Sender empfangen kann. Die Prozessoreinheit dient zur Steuerung der gesamten Antriebseinheit, wobei diese Steuerung insbesondere in Abhängigkeit der vom Sender emittierten und vom Funkempfänger empfangenen Funksignale erfolgt, die in der Prozessoreinheit in Steuersignale umgesetzt werden.
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Im Bereitschaftsbetrieb dagegen ist nur die Prozessoreinheit mit dem zugeordneten Funkempfänger aktiv, das heißt eingeschaltet, während alle Komponenten der Antriebseinheit ausgeschaltet sind. Damit wird in einem solchen Bereitschaftsbetrieb in Zeitintervallen, in welchen das Tor nicht betätigt werden muss, ein energiesparender Betriebsmodus realisiert.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass zur Umschaltung in den Bereitschaftsbetrieb keine Schaltmittel zu einem vollständigen Abschalten von Komponenten des Antriebssystems erforderlich sind. Weiterhin sind auch keine separaten Energieversorgungen als Puffer für den Bereitschaftsbetrieb erforderlich, was aufwändige regelmäßige Kontrollen, ob im Puffer auch genügend Energie gespeichert ist, erforderlich machen würde. Vielmehr wird bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem der an der Netzspannung liegende Transformator als Energieversorgungseinheit sowohl für den Arbeitsbetrieb als auch für den Bereitschaftsbetrieb genutzt. Im Bereitschaftsbetrieb erfolgt dabei kein vollständiges Abschalten von Komponenten der Antriebseinheit. Vielmehr wird über den Blindwiderstand dem Transformator nur ein begrenzter Strom zugeführt, so dass der Transformator eine reduzierte Ausgangsspannung generiert, die weit unterhalb der regulären Versorgungsspannung liegt, die der Transformator generiert, wenn dessen Ringkern in Sättigung geht. Die reduzierte Ausgangsspannung ist so groß gewählt, dass sie zwar zum Betrieb der Prozessoreinheit und des daran angeschlossenen Funkempfängers ausreicht, nicht jedoch für den Betrieb der Komponenten der Antriebseinheit, so dass diese infolge der nicht ausreichenden Spannungsversorgung inaktiv sind.
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Der Bereitschaftsbetrieb wird somit allein über den Blindwiderstand realisiert, so dass für die Realisierung des Blindwiderstands ein äußerst geringer Schaltungsaufwand erforderlich ist. Zudem bildet der Blindwiderstand einen nahezu verlustfreien Vorwiderstand. Dabei ist der Blindwiderstand bevorzugt als kapazitiver Blindwiderstand ausgebildet und besteht im einfachsten Fall aus nur einem Kondensator. Schließlich ist vorteilhaft, dass durch den Blindwiderstand der Transformator nicht in Sättigung betrieben ist, so dass im Bereitschaftsbetrieb die Verluste des Transformators erheblich reduziert sind.
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Soll das Tor verfahren werden, wird das Antriebssystem ausgehend vom Stand-by Betrieb in den Arbeitsbetrieb versetzt. Dieser wird auf einfache Weise dadurch realisiert, dass ein Leistungsschalter den Blindwiderstand überbrückt, wodurch der Transformator in Sättigung betrieben wird und die volle Versorgungsspannung als Ausgangsspannung liefert. Diese Ausgangsspannung ist ausreichend groß, so dass mit dieser nicht nur die Prozessoreinheit und der Funkempfänger, sondern auch alle Komponenten der Antriebseinheit betrieben werden, das heißt aktiv sind.
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Der Leistungsschalter kann prinzipiell von einem Relais gebildet sein, wobei bei diesem nachteilig ist, dass dieses Klappergeräusche beim Schalter generiert. Vorteilhaft besteht daher der Leistungsschalter aus einem Triac. Generell sind auch Leistungs-Transistoren als Leistungsschalter einsetzbar.
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Die im Arbeitsbetrieb vom Transformator generierte Versorgungsspannung beträgt vorteilhaft bei 24 V, während die im Bereitschaftsbetrieb vom Transformator generierte reduzierte Ausgangsspannung kleiner ist als 10 V, und vorteilhaft etwa 3 V beträgt.
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Das Umschalten vom Bereitschaftsbetrieb in den Arbeitsbetrieb und umgekehrt wird über die Prozessoreinheit gesteuert, wobei insbesondere das Umschalten von Betriebsbereitschaft in den Arbeitsbetrieb dann erfolgt, wenn über den Funkempfänger ein Befehl zum Öffnen oder Schließen des Tors erfolgt.
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Für den Fall, dass der Leistungsschalter von einem Triac gebildet ist, erfolgt das Umschalten bevorzugt derart, dass die Prozessoreinheit einen Triackoppler schaltet, wodurch der den Leistungsschalter bildende Triac gezündet wird.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem kann für Tore aller Art, insbesondere vertikal und horizontal bewegte Tore eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: Schematische Darstellung eines Antriebssystems für ein Garagentor.
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2: Schaltbild einer Schaltungsanordnung zum Umschalten zwischen einem Arbeitsbetrieb und einem Bereitschaftsbetrieb für das Antriebssystem gemäß 1.
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1 zeigt schematisch ein Antriebssystem 1 für ein Tor 2, das im vorliegenden Fall als Garagentor in Form eines Sektionaltors ausgebildet ist.
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Das Tor 2 ist an beiden Rändern in jeweils einer Führungsschiene 3 geführt. Jede Führungsschiene 3 weist ein in vertikaler Richtung verlaufendes Schienensegment und ein in horizontaler Richtung verlaufendes Schienensegment auf. Das horizontale und vertikale Schienensegment sind über ein bogenförmiges Schienensegment verbunden.
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1 zeigt das Tor 2 in seiner Schließstellung, in welcher das Tor 2 zwischen den vertikalen Schienensegmenten der Führungsschiene 3 angeordnet ist und eine Türöffnung der Garage verschließt. In einer Öffnungsstellung ist das Tor 2 zwischen den horizontalen Schienensegmenten der Führungsschiene 3 angeordnet, die unter der Decke der Garage verlaufen.
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Mittels des Antriebssystems 1 kann das Tor 2 zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition verfahren werden.
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Das Antriebssystem 1 weist einen an einer der Führungsschienen 3 verfahrbaren Torantrieb 4 als Bestandteil einer Antriebseinheit auf, der einen in einem Laufwagen 5 integrierten Motor 6, der als Elektromotor ausgebildet ist, aufweist. Der Torantrieb 4 ist mittels eines Schubarms 7 gelenkig mit dem oberen Rand des Tors 2 verbunden.
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Weiterhin umfasst das Antriebssystem 1 eine Steuereinheit 8, die über nicht dargestellte Stromzuleitungsmittel mit dem Torantrieb 4 verbunden ist. Die Steuereinheit 8, die im vorliegenden Fall an der Innenseite einer Wand der Garage montiert ist, weist eine Prozessoreinheit 9 auf, welche Steuersignale zum Verfahren des Torantriebs 4 generiert. Im vorliegenden Fall besteht die Prozessoreinheit 9 aus einem einzelnen Prozessor. In oder an der Steuereinheit 8 befindet sich ein Funkempfänger 10, der dazu ausgebildet ist, Funksignale zu empfangen. Die am Funkempfänger 10 registrierten Funksignale werden in der Steuereinheit 8 ausgewertet.
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Diesem Funkempfänger 10 sind ein oder mehrere nicht dargestellte Handsender zugeordnet. Der oder jeder Handsender weist mehrere Tasten auf sowie ein im Gehäuse des Handsenders integriertes Funksendeelement. Durch Betätigen der Tasten emittiert das Funksendeelement Funksignale, die vom Empfänger empfangen und von der Steuereinheit 8 in Steuerbefehle zum Verfahren des Tors 2 umgesetzt werden.
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Das Antriebssystem 1 kann als weitere Komponente der Antriebseinheit Sicherheitseinrichtungen wie Lichtschranken, Schaltleisten und dergleichen aufweisen, mittels derer Gefahrensituationen, wie das Auflaufen der Unterkante des Tors 2 gegen ein Hindernis, erkannt werden können.
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2 zeigt eine vorzugsweise in der Steuereinheit integrierte Schaltungsanordnung, mittels derer ein Umschalten des Antriebssystems 1 zwischen einem Arbeitsbetrieb und einem Bereitschaftsbetrieb, das heißt einem Stand-by-Betrieb, ermöglicht ist. Im Arbeitsbetrieb wird das Tor 2 mittels des Antriebssystems 1 verfahren, wobei hierzu nicht nur die Prozessoreinheit 9 und der Funkempfänger 10, sondern alle Komponenten der Antriebseinheit aktiv, das heißt eingeschaltet sind. Im Bereitschaftsbetrieb wird allgemein das Tor 2 nicht verfahren, wobei demzufolge zur Gewährleistung eines energiesparenden Betriebszustands nur die Prozessoreinheit 9 und der Funkempfänger 10, nicht jedoch die Komponenten der Antriebseinheit aktiv sind.
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Die Schaltungsanordnung weist zwei Anschlussleitungen 11a, 11b für die Netzspannung und zwei Anschlussleitungen 12a, 12b für einen selbst nicht dargestellten Transformator auf. Als EMV-Schutzmaßnahme ist die Netzspannung über eine stromkompensierte Drossel 13 auf den Transformator geführt.
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Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung einen von einem Kondensator gebildeten Blindwiderstand 14 sowie einen parallel zu diesem geschalteten Triac 15 als Leistungsschalter, wobei diesem ein Varistor 16 als Schutzbauteil zugeordnet ist.
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Der Triac 15 ist über an einen Triackoppler 17 angeschlossen, wobei in einer vom Triackoppler 17 zum Triac 15 führenden Leitung ein Widerstand 18 vorgesehen ist. Der Triackoppler 17 bildet eine Trennung der Hochspanungsseite von der Kleinspannungsseite, wobei diese Trennung mit der mit I bezeichneten Trennlinie veranschaulicht ist.
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Auf der Kleinspannungsseite ist über einen Widerstand 19 die (in 2 nicht dargestellte) Prozessoreinheit 9 an den Triackoppler 17 angeschlossen.
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Im Bereitschaftsbetrieb ist der Triac 15 nicht gezündet. Damit fließt über den Blindwiderstand 14 nur ein begrenzter Strom im Transformator, wobei der Strom so bemessen ist, dass der Ringkern des Transformators nicht in Sättigung ist. Damit generiert der Transformator nicht die volle Versorgungsspannung von 24 V als Ausgangsspannung, sondern eine diesbezüglich erheblich reduzierte Ausgangsspannung von mindestens oder etwa 3 V reicht noch aus um den Prozessor und den Funkempfänger 10 zu betreiben, das heißt aktiv zuhalten. Jedoch reicht diese reduzierte Ausgangsspannung nicht aus, die Komponenten der Antriebseinheit aktiv zu halten, das heißt die Komponenten der Antriebseinheit sind deaktiviert, das heißt abgeschaltet und verbrauchen somit auch keine Energie, so dass im Bereitschaftsbetrieb ein energiesparender Betriebsmodus realisiert wird.
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Da der Funkempfänger 10 und die Prozessoreinheit 9 im Bereitschaftsbetrieb aktiv sind, kann der Funkempfänger 10 vom Handsender emittierte Funksignale, welche einen Fahrbefehl für das Tor 2 beinhalten, empfangen. Auf den Empfang dieser Funksignale schaltet die Prozessoreinheit 9 über den Widerstand 19 den Triackoppler 17, wodurch der Triac 15 gezündet wird. Damit erfolgt ein Umschalten vom Bereitschaftsbetrieb in den Arbeitsbetrieb. Durch das Zünden des Triac 15 wird der Blindwiderstand 14 überbrückt und es fließt dem Transformator ein erhöhter Strom zu, so dass der Ringkern des Transformators in Sättigung geht und der Transformator als Ausgangsspannung die volle Versorgungsspannung von 24 V generiert. Diese Versorgungsspannung reicht aus, dass nun im Arbeitsbetrieb nicht nur die Prozessoreinheit 9 und der Funkempfänger 10 aktiv, das heißt eingeschaltet sind, sondern auch alle Komponenten der Antriebseinheit, so dass nun der mit dem Funksignal zum Funkempfänger 10 übertragende Fahrbefehl ausgeführt und das Tor 2 entsprechend verfahren werden kann.
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Sobald der Fahrbefehl ausgeführt ist, schaltet die Prozessoreinheit 9 die Schaltungsanordnung wieder vom Arbeitsbetrieb in den Bereitschaftsbetrieb, indem durch den Triackoppler 17 der Triac 15 deaktiviert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebssystem
- 2
- Tor
- 3
- Führungsschiene
- 4
- Torantrieb
- 5
- Laufwagen
- 6
- Motor
- 7
- Schubarm
- 8
- Steuereinheit
- 9
- Prozessoreinheit
- 10
- Funkempfänger
- 11a
- Anschlussleitung
- 11b
- Anschlussleitung
- 12a
- Anschlussleitung
- 12b
- Anschlussleitung
- 13
- Drossel
- 14
- Blindwiderstand
- 15
- Triac
- 16
- Varistor
- 17
- Triackoppler
- 18
- Widerstand
- 19
- Widerstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010004869 A1 [0004]
