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Die Erfindung betrifft eine Positionserfassungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen für eine derartige Positionserfassungseinrichtung geeigneten Positionsschalter.
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Derartige Positionserfassungseinrichtungen werden bei Aufzügen verwendet, um die Relativposition einer in einem Aufzugsschacht verfahrbaren Kabine mit Bezug zu einer Halteebene zu erfassen.
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In der
EP 0 847 953 A1 ist eine Positionserfassungseinrichtung gezeigt, bei der an der Kabine ein ein Magnetfeld erfassender Sensor, beispielsweise ein Hallsensor befestigt ist. Aufzugschachtseitig sind zwei in Fahrtrichtung zueinander beabstandete Permanentmagneten angeordnet, die jeweils mit dem gleichen Pol hin zum Sensor orientiert ist. Die Halteebene befindet sich dabei zwischen den beiden Permanentmagneten – in diesem Bereich ist das Magnetfeld der beiden Permanentmagneten vergleichsweise schwach, so dass der zwischen diesen gelegene Bereich und damit die Halteebene mittels des Hallsensors erfassbar ist.
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Es zeigte sich allerdings, dass mit einer derartigen Positionserfassungseinrichtung die Relativposition der Kabine mit Bezug zur Halteebene nicht mit der erforderlichen Genauigkeit erfassbar ist.
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Zur Überwindung dieses Nachteils wird in der
WO 2011/076533 A1 eine Positionserfassungseinrichtung vorgeschlagen, bei der anstelle eines Magnetfeldsensors eine Vielzahl von Magnetfeldsensoren verwendet werden, um die Relativposition der Kabine mit Bezug zur Halteebene zu erfassen. Bei dieser bekannten Lösung ist zusätzlich noch im Bereich der Halteebene ein weiterer Permanentmagnet angeordnet, dessen Magnetfeld über einen weiteren Magnetfeldsensor, insbesondere einen Hallsensor erfassbar ist.
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Eine derartige Lösung erfordert einen erheblichen schaltungstechnischen Aufwand.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Positionserfassungseinrichtung und einen dafür geeigneten Positionsschalter zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine genaue Erfassung der Relativposition einer Kabine eines Aufzugs mit Bezug zu einer Halteebene ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Positionserfassungseinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und im Hinblick auf den Positionsschalter durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 9 erfasst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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-Erfindungsgemäß hat die Positionserfassungseinrichtung eines Aufzugs, dessen Kabine in einem Aufzugsschacht verfahrbar ist, eine Sensoranordnung mit mehreren Sensoren zur Erfassung des Magnetfelds von am Aufzugsschacht im Bereich einer Halteebene der Kabine angeordneten Magneten. Diese sind in Fahrtrichtung der Kabine hintereinander liegend angeordnet. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung hat zumindest zwei ebenfalls in Fahrtrichtung hintereinander liegende Sensoren, von denen einer ausgelegt ist ein Sensorsignal in Abhängigkeit von einem ihm zugewandten Pol eines der Magneten und der andere Sensor ausgelegt ist, um ein Sensorsignal in Abhängigkeit von einem ihm zugewandten anderen Pol der Magnete abzugeben. Diesen Sensoren zugeordnet sind zwei benachbart zu der Halteebene angeordnete, beabstandete Positionsmagnete, die mit dem gleichen Pol hin zur Sensoranordnung ausgerichtet sind. Zusätzlich ist im größeren Abstand zur Halteebene jeweils benachbart zu einem der Positionsmagnete ein Initiierungsmagnet angeordnet, der mit dem anderen Pol zur Sensoranordnung ausgerichtet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Sensoren und die zur Erfassung des Magnetfelds an einem Pol ausgelegten Magnetfeldsensoren kann die Relativposition des Aufzugs mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand äußerst präzise erfasst werden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Magnetfeldsensoren als Hallsensoren und die Magnete als Permanentmagnete ausgeführt.
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Die Positionserfassungseinrichtung hat einen Mikrocontroller zur Abgabe eines Signals (Ein) an einen Ausgang, wenn einer der Sensoren einen Initiierungsmagneten detektiert (überfährt) und zur Abgabe eines weiteren Signals (Aus) wenn der andere Sensor sowohl den ersten als auch den zweiten Positionsmagnet detektiert (überfahren) hat.
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Der Detektionszyklus des Mikrocontrollers wird zurückgestellt, wenn der vorgenannte andere Sensor den zweiten Initiierungsmagnet detektiert hat.
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Bei einer Variante der Erfindung steuert der Mikrocontroller eine die Position des Aufzugs wiedergebende LED derart an, dass sich deren Leuchtdauer in Abhängigkeit vom detektierten Magneten ändert. Unter Leuchtdauer wird dabei ein Blinken und auch ein Einschalten oder Ausschalten verstanden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel gibt der Mikrocontroller über einen Status-Ausgang ein getaktetes Signal ab.
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Die Positionserfassungseinrichtung kann mit einer weiteren LED zur Anzeige eines Betriebszustands und/oder einer weiteren LED zur Anzeige des Taktes des Mikrocontrollers ausgeführt werden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Positionsmagnete mit ihren Südpolen und die Initiierungsmagnete mit ihren Nordpolen zur Sensoranordnung hin ausgerichtet.
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Der erfindungsgemäße Positionsschalter für eine derartige Positionserfassungseinrichtung hat einen Mikrocontroller, der in Wirkverbindung steht mit zwei benachbarten Magnetfeldsensoren, insbesondere Hallsensoren, einem Status-Ausgang, einem Out-Ausgang, einer LED zur Anzeige eines Taktsignals, einer LED zur Anzeige des Betriebszustandes und/oder einer LED zur Positionsanzeige.
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Bei einem Ausführungsbeispiel dieses Positionsschalters ist ein Hallsensor zur Erfassung eines nordpolseitigen Magnetfelds und der andere Sensor zur Erfassung eines südpolseitigen Magnetfelds ausgelegt.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schemadarstellung eines Aufzugs mit einer Positionserfassungseinrichtung;
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2 den Grundaufbau eines Positionsschalters für eine Positionserfassungseinrichtung gemäß 1 und
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3 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung der Funktion der Positionserfassungseinrichtung.
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Gemäß 1 hat ein Aufzug 1 eine in einem Aufzugsschacht 2 verfahrbare Aufzugs-Kabine 4, die zwischen einer Vielzahl von Halteebenen 6 verfahrbar ist, von denen lediglich eine in 1 dargestellt ist. Im Bereich dieser Halteebene 6 ist eine Magnetanordnung 8 vorgesehen, die im Folgenden anhand 3 näher erläutert wird. Kabinenseitig ist ein Positionsschalter 10 angeordnet, über den unter Anderem mittels geeigneter Magnetfeldsensoren das Magnetfeld der Magnetanordnung 8 erfassbar ist.
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Der Aufbau dieses Positionsschalters 10 wird anhand des in 2 dargestellten Blockschaubilds erläutert.
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Dem gemäß hat der Positionsschalter 10 einen Mikrocontroller 12, über den Signale zweier Hallsensoren 12, 14 verarbeitbar sind. Diese beiden Hallsensoren 14, 16 sind in Fahrtrichtung der Aufzugskabine benachbart angeordnet. Der Hallsensor 14 ist dabei so ausgelegt, dass er ein nordpolseitiges Magnetfeld eines Magneten erfassen und an ein entsprechendes Signal an den Mikrocontroller 12 abgeben kann. Der zweite Hallsensor 16 ist ausgelegt, um ein südpolseitiges Magnetfeld zu erfassen und ein entsprechendes Signal an den Mikrocontroller 16 abzugeben.
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In Abhängigkeit von diesen Sensorsignalen werden über den Mikrocontroller 12 Steuersignale an einem Ausgang OUT und einen Ausgang STATUS abgegeben.
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Der Positionsschalter 10 hat des Weiteren noch eine LED-Anordnung 18 mit einer grünen, einer roten und einer gelben LED, die zur Anzeige eines Taktsignals, eines Fehlers in der Ansteuerung und der Position dienen – dies wird anhand 3 näher erläutert.
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Angedeutet in 2 ist des Weiteren noch eine Stromversorgung 20 zum Betrieb des Mikrocontrollers.
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In 3 ist das Ausgangsverhalten des Positionsschalters 10 gemäß 2 in Zusammenwirken mit der Magnetanordnung 8 dargestellt. Mit einer horizontalen gestrichelten Linie angedeutet ist die Halteebene 6, in deren Bereich die Magnetanordnung 8 vorgesehen ist. Gemäß 3 sind bei diesem Ausführungsbeispiel vier Permanentmagnete 22, 24, 26, 28 vorgesehen, wobei die beiden in Fahrtrichtung oben und unten liegenden Permanentmagnete (Initiierungsmagnete 22, 28) mit ihrem Nordpol N mit Bezug zum Positionsschalter ausgebildet sind, während die beiden zur Halteebene 6 benachbarten, innenliegenden Permanentmagnete (Positionsmagnete 24, 26) mit ihren Südpolen S zum Positionsschalter 10 ausgerichtet sind. Dem entsprechend wird über den Hallsensor 14 das Magnetfeld der beiden Permanentmagnete 22, 28 und über den Hallsensor 16 das Magnetfeld der beiden innenliegenden Permanentmagnete 24, 26 erfasst. Die Initiierungsmagnete 22, 28 sind jeweils im gleichen Abstand zur Halteebene 6 angeordnet. Entsprechendes gilt für die beiden Positionsmagnete 24, 26, wobei deren Abstand d zur Halteebene 6 deutlich geringer ist als der Abstand D der beiden Initiierungsmagnete 22, 28 zur Halteebene 6.
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Dargestellt in 3 sind auch die LED-Signale der LED-Anordnung 18. Wie erläutert, gibt die in 3 mit „LED grün“ gekennzeichnete LED das Taktsignal für den Mikrocontroller wieder. Wenn diese beispielsweise im 1 Hz Takt blinkt, läuft der Mikrocontroller im normalen Betrieb.
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Die mit „LED gelb“ gekennzeichnete LED gibt die einzelnen Phasen wieder, in denen sich der Positionsschalter 10 bei der Annäherung an die Halteebene 1 befindet. In dem Fall, in dem sich die Kabine 4 und somit der Positionsschalter 10 zwischen zwei benachbarten Halteebenen 6 befindet, ist die „LED gelb“ ausgeschaltet.
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Es sei angenommen, dass die Kabine 4 sich von unten her in der mit einem Pfeil angedeuteten Fahrtrichtung nähert.
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In dem Fall, in dem über den Hallsensor 14 das Überfahren des Initiierungsmagneten 22 erfasst wird und der Positionsschalter 10 bzw. der Hallsensor 16 noch nicht die Position des Positionsmagnets 24 erreicht hat, wird die „LED gelb“ auf Dauerlicht angeschaltet. Dieser Bereich ist in 3 mit „Phase 1“ gekennzeichnet. Des Weiteren wird bei Erreichen dieser Phase 1 der Ausgang OUT eingeschaltet (High).
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Bei der weiteren Annäherung überfährt der Positionsschalter 10 und somit der Hallsensor 16 den Positionsmagnet 24 – es wird die Phase 2 der Positionserkennung eingeleitet. Das heißt, beim Überfahren des ersten Südpols S (Positionsmagnet 24) wird die „LED gelb“ auf ein langsames Blinken (1 Hz) umgeschaltet. In dieser Phase 2 hat der Positionsschalter 10 den weiteren Positionsmagnet 26 noch nicht erreicht. Beim Erreichen dieses Positionsmagnets 26 tritt der Positionsschalter 10 dann in die dritte Phase ein, in der die „LED gelb“ auf ein schnelles Blinken (5 Hz) umgeschaltet wird. Gleichzeitig wird beim Beenden der Phase 2, d. h. beim Überfahren des zweiten Positionsmagnets 26 der Ausgang OUT abgeschaltet (Low). Die Phase 3 endet, wenn der weitere Initiierungsmagnet 28 überfahren wird – dieses Überfahren des zweiten Nordpols ist notwendig, um den Detektionszyklus abzuschließen und zurückzustellen.
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Nach dem Beendigen der Phase 3 wird die „LED gelb“ abgeschaltet. Am Ausgang STATUS liegt während des gesamten Betriebs ein getaktetes Signal mit 2 Hz an. Dieses Signal dient zum Überprüfen des Positionsschalters 10 während er zwischen den einzelnen Magneten 22, 24, 26, 28 steht.
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Weiterhin vorhanden ist eine rote LED, die im Normalbetrieb ausgeschaltet ist und lediglich einen Fehlerzustand erfasst.
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Nach einem Neustart (beispielsweise bedingt durch einen Stromausfall) oder nach dem detektieren eines „unerwarteten“ Magnets schaltet der Positionsschalter 10 in den Fehlermodus und die Positionssuche. In dieser Positionssuche ist es lediglich erforderlich, das Signal von zwei benachbarten Magneten 22, 24, 26, 28 zu erfassen, um die Relativposition mit Bezug zur Halteebene 6 festzustellen. Dabei kann ein als fehlerhaft erkannter Magnet bereits der erste der beiden zu erfassenden Magnete sein. Nach dem Überfahren der beiden Magnete schaltet der Positionsschalter 10 in den entsprechenden Modus des Normalbetriebs. Es spielt dabei keine Rolle welche Kombination von Magneten während dieser Positionssuche überfahren wird.
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Während der Positionssuche und dem Fehlerfall wird die „LED gelb“ ausgeschaltet. Der Ausgang OUT ist während der Positionssuche und im Fehlerfall ausgeschaltet, während der Ausgang STATUS eingeschaltet ist. Während dieser Positionssuche kann die rote LED so angesteuert sein, dass sie ausgeschaltet ist, wenn die Position gefunden wurde. Die LED kann relativ schnell blinken, so lange noch keine Position gefunden ist oder noch kein Pol überfahren wurde. Bei Überfahren eines ersten Pols und warten auf den nächsten Pol kann dann die rote LED auf ein langsames Blinken umgeschaltet werden. Diese zeigt somit an, dass die Positionssuche mit dem Überfahren des nächsten Pols abgeschlossen ist.
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Offenbart sind eine Positionserfassungseinrichtung und ein Positionsschalter mit zwei Magnetfeldsensoren, die ausgelegt sind, ein nordpolseitiges bzw. ein südpolseitiges Magnetfeld zu erfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufzug
- 2
- Schacht
- 4
- Kabine
- 6
- Halteebene
- 8
- Magnetanordnung
- 10
- Positionsschalter
- 12
- Mikrocontroller
- 14
- Hallsensor
- 16
- Hallsensor
- 18
- LED-Anordnung
- 20
- Stromversorgung
- 22
- Initiierungsmagnet (Nordpol)
- 24
- Positionsmagnet (Südpol)
- 26
- Positionsmagnet (Südpol)
- 28
- Initiierungsmagnet (Nordpol)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0847953 A1 [0003]
- WO 2011/076533 A1 [0005]
