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Die Erfindung betrifft eine Beschattungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Beschattungsanlage umfasst generell einen Behang, welcher mittels eines elektrischen Antriebs in eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung versetzt werden kann, sodass der Behang zwischen einer oberen und unteren Endposition verfahren werden kann.
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Der Begriff Beschattungsanlage umfasst dabei generell Sonnenschutz- und Sichtschutzanlagen. Beispielsweise kann die Beschattungsanlage von einem Rollladen, einer Jalousie, einem ZIP-Vorhang oder dergleichen gebildet sein.
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Bei bekannten Beschattungsanlagen werden typischerweise zweiphasige Induktionsmotoren mit Hilfskondensator eingesetzt. Derartige Induktionsmotoren drehen mit einer festen Drehzahl, die fest mit der Netzfrequenz der Spannungsversorgung gekoppelt ist, das heißt eine Drehzahlanpassung ist bei derartigen elektrischen Antrieben nicht möglich.
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Dies ist eine unerwünschte Einschränkung, die zu einer unerwünschten Einschränkung der Bedienerfreundlichkeit der Beschattungsanlage führt. So können bei bekannten Beschattungsanlagen die Behänge nur mit einer Geschwindigkeit verfahren werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschattungsanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei konstruktiv einfachem Aufbau eine hohe Funktionalität aufweist.
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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 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung betrifft eine Beschattungsanlage mit einem Behang, welcher mittels eines elektrischen Antriebs in eine Auf- oder Abwärtsbewegung versetzbar ist. Der elektrische Antrieb ist wahlweise mit einer Schleichgeschwindigkeit oder einer Normalgeschwindigkeit, die höher ist als die Schleichgeschwindigkeit, betreibbar.
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Besonders vorteilhaft ist der elektrische Antrieb zusätzlich mit einer Alarmgeschwindigkeit betreibbar, die höher als die Normalgeschwindigkeit ist.
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Erfindungsgemäß wird somit für die Beschattungsanlage ein elektrischer Antrieb eingesetzt, der mit unterschiedlichen Drehzahlen, das heißt Geschwindigkeiten betrieben werden kann, sodass der Behang mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden kann.
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Damit wird die Bedienerfreundlichkeit der erfindungsgemäßen Beschattungsanlage erheblich erhöht.
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Während bei bekannten Beschattungsanlagen der elektrische Antrieb nur mit einer, der Normalgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit verfahren werden kann, kann der elektrische Antrieb der erfindungsgemäßen Beschattungsanlage zusätzlich in einer Schleichgeschwindigkeit betrieben werden. Der Behang wird damit nicht nur schonend bewegt, sondern auch derart, dass dessen Bewegung von einem Benutzer kaum wahrgenommen werden kann.
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Besonders vorteilhaft kann der elektrische Antrieb der erfindungsgemäßen Beschattungsanlage auch mit der Alarmgeschwindigkeit betrieben werden. Diese Alarmgeschwindigkeit entspricht insbesondere einer Maximalgeschwindigkeit und liegt oberhalb der Normalgeschwindigkeit. Der elektrische Antrieb wird insbesondere in einem Gefahrenfall mit Alarmgeschwindigkeit betrieben, um den Behang möglichst schnell in eine der Endpositionen einzufahren. So wird der Behang beispielsweise bei Unwettern mit der Alarmgeschwindigkeit in die obere Endposition eingefahren, um Beschädigungen des Behangs zu vermeiden.
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Der elektrische Antrieb der erfindungsgemäßen Beschattungsanlage wird von einer Steuereinheit gesteuert. Besonders vorteilhaft ist der elektrische Antrieb von einem Wechselstrommotor gebildet, der von der Steuereinheit mit einer Puls-Weiten-Modulation angesteuert wird.
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Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass mit der Puls-Weiten-Modulation eine hochfrequente Ansteuerung des Wechselstrommotors realisiert wird. Dadurch sind hohe Regelfrequenzen realisierbar, die direkt von der Schaltfrequenz der Puls-Weiten-Modulation abhängen. Damit lassen sich hohe Auflösungen bei den Regelvorgängen realisieren, die zu einer hohen Laufruhe des Wechselstrommotors führen.
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Weiterhin ist es mittels der Puls-Weiten-Modulation möglich, auch über längere Zeiträume eine Langsamfahrt des Wechselstrommotors und damit des Behangs zu realisieren. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass der elektrische Antrieb erfindungsgemäß wahlweise mit einer Schleichgeschwindigkeit und einer Normalgeschwindigkeit betrieben werden kann.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit der Puls-Weiten-Modulation des Wechselstrommotors gegenüber bekannten Antriebssystemen für Beschattungsanlagen eine deutliche Geräuschreduzierung erzielt wird. Dies beruht darauf, dass die Ansteuerung mit der Puls-Weiten-Modulation hochfrequent erfolgt, wobei vorteilhaft die Frequenz der Puls-Weiten-Modulation oberhalb des für Menschen hörbaren Frequenzbereichs liegt.
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Die Frequenzen der Puls-Weiten-Modulation liegen dabei bevorzugt im kHz-Bereich, insbesondere im Bereich von 15 - 20 kHz.
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Lästige Brummgeräusche des Wechselstrommotors entfallen durch die erfindungsgemäße Puls-Weiten-Modulation somit völlig.
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Prinzipiell lässt sich ein Betrieb des elektrischen Antriebs mit unterschiedlichen Drehzahlen, das heißt Geschwindigkeiten dadurch realisieren, dass dieser von der Steuereinheit mit einer Phasenanschnittsteuerung angesteuert wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Drehzahlregelung des elektrischen Antriebs vorgesehen.
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Durch die Drehzahlregelung wird die Schleichgeschwindigkeit und auch die Normalgeschwindigkeit des elektrischen Antriebs exakt vorgegeben. Die Normalgeschwindigkeit liegt dabei noch signifikant unterhalb der Maximalgeschwindigkeit des elektrischen Antriebs. Damit liegt noch ein ausreichender Regelbereich zur Regelung der Drehzahl auf die Normalgeschwindigkeit vor. Demgegenüber entspricht die Alarmgeschwindigkeit zumindest näherungsweise der Maximalgeschwindigkeit, sodass bei Verfahren mit der Alarmgeschwindigkeit der elektrische Antrieb ungeregelt betrieben wird.
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Mit der Drehzahlregelung können die Schleichgeschwindigkeit und Normalgeschwindigkeit exakt vorgegeben werden, sodass insbesondere Behänge von in einer Mehrfachanordnung angeordneten Beschattungsanlage exakt synchron verfahren werden können.
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Ein weiterer Vorteil der Drehzahlregelung besteht darin, dass der Betrieb der Beschattungsanlage weitgehend unabhängig von der Eingangsspannung ist. So lässt sich insbesondere die normative Anforderung erfüllen, dass der Betrieb des Wechselstrommotors unabhängig von Schwankungen der Netzspannung im Bereich von ± 10 % zum Nominalwert ist. Prinzipiell ist es sogar möglich, durch die Puls-Weiten-Modulation den Wechselstrommotor und damit die Beschattungsanlage in Staaten einzusetzen, in welchen völlig unterschiedliche Netzspannungen zur Verfügung stehen.
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Die erfindungsgemäße Auswahl zwischen der Schleichgeschwindigkeit, der Normalgeschwindigkeit und gegebenenfalls der Alarmgeschwindigkeit erfolgt vorteilhaft über eine geeignete Benutzerschnittstelle oder selbsttätig über die Steuereinheit. Dabei wird generell die jeweilige Geschwindigkeit über geeignete Steuerbefehle vorgegeben.
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Werden die Steuerbefehle über eine Benutzerschnittstelle vorgegeben, ist eine externe Einheit, insbesondere eine Eingabeeinheit, zur Generierung der Steuerbefehle vorgesehen, die dann an die Steuereinheit übertragen werden. Die Steuerbefehle sind dann in Form von codierten pulsförmigen Signalen gebildet, wobei durch unterschiedliche Codierungen die Schleichgeschwindigkeit, die Normalgeschwindigkeit und gegebenenfalls die Alarmgeschwindigkeit vorgebbar ist.
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Gemäß einer ersten Variante ist die externe Einheit über eine Funkstrecke mit der Steuereinheit verbunden.
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In diesem Fall ist vorteilhaft, dass die externe Einheit von einer Fernbedienung gebildet ist.
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Durch Betätigung unterschiedlicher Bedientasten kann ein Benutzer die gewünschte Geschwindigkeit des elektrischen Antriebs auswählen.
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Gemäß einer zweiten Variante ist die externe Einheit über eine Kabelverbindung mit der Steuereinheit verbunden.
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Vorteilhaft ist in diesem Fall, dass die externe Einheit von einer Taste gebildet ist.
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Die Bedientaste stellt eine besonders einfache Benutzerschnittstelle dar.
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Durch unterschiedliche Bedienungen der Taste werden unterschiedliche Steuerbefehle generiert.
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Vorteilhaft werden unterschiedliche Steuerbefehle dadurch generiert, dass die Taste unterschiedlich lang gedrückt wird.
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Zusätzlich zu einer Benutzereingabe über die Benutzerschnittstelle kann die jeweilige Geschwindigkeit des elektrischen Antriebs auch über die Steuereinheit vorgegeben werden, vorzugsweise in Abhängigkeit von Sensorsignalen.
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Der Begriff Sensorsignale umfasst dabei auch Signale einer Zeitschaltuhr, die in der Steuereinheit integriert sein kann. Abhängig von den Sensorsignalen dieser Zeitschaltuhr kann eine zeitgesteuerte Auswahl zwischen der Schleichgeschwindigkeit, der Normalgeschwindigkeit und gegebenenfalls der Alarmgeschwindigkeit erfolgen.
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Weiterhin können Sensorsignale auch von an die Steuereinheit angeschlossenen Sensoren wie Windsensoren, Regensensoren oder auch Rauchmeldeanlagen oder Einbruchmeldeanlagen generiert werden. Diese Sensorsignale signalisieren Gefahrenzustände. Entsprechend wird bei einem derartigen Sensorsignal der elektrische Antrieb mit der Alarmgeschwindigkeit betrieben, sodass der Behang je nach Art der Gefahrensituation schnell in die obere beziehungsweise untere Endposition verfahren wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1a, 1b: Schematische Darstellung zweier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Beschattungsanlage.
- 2: Schaltbild der Ansteuerung des elektrischen Antriebs.
- 3: Diagramm einer Puls-Weiten-Modulation zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs gemäß 2.
- 4a - 4c: Diagramm einer Phasenanschnittsteuerung eines elektrischen Antriebs.
- 5: Unterschiedliche Geschwindigkeitsprofile des elektrischen Antriebs der Beschattungsanlage 1 der 1a, 1b.
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Die 1a, 1b zeigen jeweils stark schematisiert ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beschattungsanlage 1. Zur Beschattungsanlage 1 im Sinne der Erfindung gehören Sonnenschutz- und Sichtschutzanlagen aller Art. Beispielsweise kann die Beschattungsanlage 1 in Form eines Rollladens, einer Jalousie oder eines ZIP-Vorhangs ausgebildet sein.
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Die Beschattungsanlage 1 umfasst einen Behang 2, der mittels einer Antriebseinheit 3 in eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung versetzt werden kann und so zwischen einer oberen und unteren Endposition verfahren werden kann. 1 zeigt den Behang 2 in der unteren Endposition.
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Mit der Antriebseinheit 3 wird eine Welle 4 in eine Drehbewegung versetzt. Je nach Drehrichtung der Welle 4 wird der Behang 2 auf der Welle 4 auf- oder abgewickelt.
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Die Antriebseinheit 3 umfasst einen elektrischen Antrieb in Form eines Wechselstrommotors 5, eine Bremseinheit 6 und eine Steuereinheit 7.
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Im vorliegenden Fall ist der Wechselstrommotor 5 von einem Einphasen-Asynchronmotor mit Hilfskondensator gebildet. Mit dem Hilfskondensator wird in bekannter Weise eine zweite Phase generiert, sodass zwei Phasen zur Generierung eines Drehfelds vorhanden sind.
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Die Bremseinheit 6 besteht vorteilhaft aus einer Hysteresebremse, im vorliegenden Fall aus einer magnetischen Hysteresebremse.
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Die Steuereinheit 7 besteht aus einem Prozessor oder dergleichen. Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 7 in der Antriebseinheit 3 integriert. Alternativ kann die Steuereinheit 7 auch außerhalb der Antriebseinheit 3 angeordnet sein und mit einem Kabelanschluss oder dergleichen mit der Antriebseinheit 3 verbunden sein.
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2 zeigt die Ansteuerung der Ansteuerung des Wechselstrommotors 5 der Antriebseinheit 3. Der Wechselstrommotor 5 ist in einen Wechselstromkreis 8 eingebunden. Der Wechselstrommotor 5 wird in bekannter Weise mit einer Gegentaktsteuerung 9, die Bestandteil der Steuereinheit 7 ist, gesteuert. Die Gegentaktsteuerung 9 steuert ein Schaltelement 10 in einem Freilaufschaltkreis 11, wodurch ein kontrolliertes Ein- und Ausschalten des Wechselstrommotors 5 und damit eine Kommutierung des Wechselstrommotors 5 ermöglicht wird.
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Im vorliegenden Fall wird der Wechselstrommotor 5 mit einer Puls-Weiten-Modulation angesteuert. Hierzu weist die Steuereinheit 7 einen Generator 12 auf, der über eine Leitung 13 ein Steuersignal für die Puls-Weiten-Modulation generiert, das an eine Endstufe 14 der Puls-Weiten-Modulation ausgegeben wird. Weiterhin gibt die Gegentaktsteuerung 9 über die Leitung 15 ein Synchronisiersignal an die Endstufe 14 aus. Die Endstufe 14 besteht aus einem Schalter oder dergleichen.
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Das Prinzip der Puls-Weiten-Modulation zeigt 3. In dem Zeitdiagramm von 3 ist eine Periode der Spannung für den Wechselstrommotor 5 dargestellt. Mit der Puls-Weiten-Modulation wird diese Periode in eine große Anzahl von Ansteuerabschnitten unterteilt, wobei einer dieser Ansteuerabschnitte in 3 mit der Bezugsziffer a bezeichnet ist.
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Durch die Wahl der Anzahl und Größe der Ansteuerabschnitte kann die dem Wechselstrommotor 5 zugeführte Spannung sehr schnell und genau vorgegeben werden. Damit kann eine schnelle und genaue Regelung des Wechselstrommotors 5 durchgeführt werden, wobei insbesondere auch eine Langsamfahrt des Wechselstrommotors 5 über längere Zeiträume vorgegeben werden kann.
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Eine derartige Puls-Weiten-Modulation erlaubt eine erheblich schnellere und exaktere Ansteuerung des Wechselstrommotors 5 als dies mit einer bekannten Phasenanschnittsteuerung möglich wäre, welche prinzipiell auch für die erfindungsgemäße Beschattungsanlage 1 eingesetzt werden kann. Eine derartige Phasenanschnittsteuerung ist in den Zeitdiagrammen der 4a - c dargestellt. Dort sind pro Phase der Spannung des Wechselstrommotors 5 nur zwei Ansteuerabschnitte (in den 4b, 4c mit b bezeichnet).
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Für den Wechselstrommotor 5 ist eine Drehzahlregelung vorgesehen, die über die Steuereinheit 7 durchgeführt wird. Damit wird unter anderem ein von der Netzspannung unabhängiger Betrieb des Wechselstrommotors 5 erzielt.
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Erfindungsgemäß wird der elektrische Antrieb der Beschattungsanlage 1 mit unterschiedlichen Drehzahlen, das heißt Geschwindigkeiten betrieben werden, wie 5 in einem vom Verfahrweg s abhängigen Profil der Geschwindigkeit des elektrischen Antriebs zeigt.
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Wie 5 zeigt, kann der elektrische Antrieb mit einer Schleichgeschwindigkeit (bezeichnet mit a) und mit einer Normalgeschwindigkeit (bezeichnet mit b), die höher als die Schleichgeschwindigkeit ist, betrieben werden. Schließlich kann der elektrische Antrieb mit einer Alarmgeschwindigkeit (bezeichnet mit c) betrieben werden, die höher als die Normalgeschwindigkeit ist.
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5 zeigt die Geschwindigkeitsprofile für den gesamten Verfahrweg s zwischen der oberen und unteren Endposition des Behangs 2. Bei s < s1 erfolgt das Anfahren und Hochbeschleunigen des elektrischen Antriebs auf die Schleichgeschwindigkeit, Normalgeschwindigkeit oder Alarmgeschwindigkeit. Bei s > s2 erfolgt das Abbremsen aus der Schleichgeschwindigkeit bis zum Stillstand. Wird der elektrische Antrieb mit Normalgeschwindigkeit betrieben, wird er bei Anfahrt in eine Endposition zunächst auf Schleichgeschwindigkeit abgebremst und dann zwischen s2 und s3 mit der Schleichgeschwindigkeit weiterbewegt bis zum Stillstand. Demgegenüber wird der elektrische Antrieb aus der Alarmgeschwindigkeit kontinuierlich bis in den Stillstand abgebremst.
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Die Alarmgeschwindigkeit entspricht vorzugsweise der Maximalgeschwindigkeit des elektrischen Antriebs. Hier wird der elektrische Antrieb ohne Drehzahlregelung betrieben. Demgegenüber wird der elektrische Antrieb in der Schleichgeschwindigkeit beziehungsweise Normalgeschwindigkeit mit Drehzahlregelung betrieben. Hierzu ist die Normalgeschwindigkeit signifikant kleiner als die Alarmgeschwindigkeit, sodass ein ausreichender Regelbereich zur Durchführung der Drehzahlregelung vorhanden ist.
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Erfindungsgemäß ist zur Vorgabe der Schleichgeschwindigkeit, Normalgeschwindigkeit und gegebenenfalls der Alarmgeschwindigkeit eine Benutzerschnittstelle mit einer externen Einheit vorgesehen. Die externe Einheit umfasst eine Eingabeeinheit, über welche Eingaben von einem Benutzer getätigt werden, in Abhängigkeit derer Steuerbefehle in Form codierter pulsförmiger Signale generiert werden, die an die Steuereinheit 7 weitergegeben werden. Die Steuereinheit 7 steuert dann abhängig von den Steuerbefehlen den elektrischen Antrieb an, sodass dieser entsprechend dem jeweiligen Steuerbefehl im der Schleichgeschwindigkeit, der Normalgeschwindigkeit oder der Alarmgeschwindigkeit betrieben wird.
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1a zeigt eine erste Ausführungsform der Benutzerschnittstelle. Die externe Einheit besteht in diesem Fall aus einer über ein Kabel 16 an die Steuereinheit 7 angeschlossener Taste 17. Durch unterschiedlich langes Betätigen der Taste 17 können unterschiedliche Steuerbefehle generiert werden.
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1 b zeigt eine zweite Ausführungsform der Benutzerschnittstelle. In diesem Fall besteht die externe Einheit aus einer Fernbedienung 18, die über eine Funkstrecke mit der Steuereinheit 7 verbunden ist. Zur Ausbildung der Funkstrecke ist der Steuereinheit 7 ein erstes Funkmodul 19a zugeordnet. Ein zweites Funkmodul 19b ist in der Fernbedienung 18 integriert. Die Funkmodule 19a, 19b sind zum Aussenden und Empfangen von Funksignalen 20 ausgebildet. Durch unterschiedliche Bedienungen der Fernbedienung 18 können unterschiedliche Steuerbefehle generiert werden, die über die Funkstrecke an die Steuereinheit 7 weitergegeben werden, in Abhängigkeit derer die Steuereinheit 7 die Geschwindigkeit des elektrischen Antriebs vorgibt.
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Generell kann die jeweilige Geschwindigkeit des elektrischen Antriebs auch direkt über die Steuereinheit 7 vorgegeben werden.
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Vorteilhaft sind in der Steuereinheit 7 Steuerbefehle in Abhängigkeit von Sensorsignalen generierbar.
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Insbesondere sind die die Sensorsignale generierenden Einheiten Zeitschaltuhren, Rauchmeldeanlagen, Windsensoren, Regensensoren oder Einbruchmeldeanlagen.
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Diese Einheiten signalisieren Gefahrenzustände. Bei Vorliegen eines solchen Gefahrenzustands wird der Behang 2 mit der Alarmgeschwindigkeit in die obere Endposition eingefahren.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Beschattungsanlage
- (2)
- Behang
- (3)
- Antriebseinheit
- (4)
- Welle
- (5)
- Wechselstrommotor
- (6)
- Bremseinheit
- (7)
- Steuereinheit
- (8)
- Wechselstromkreis
- (9)
- Gegentaktsteuerung
- (10)
- Schaltelement
- (11)
- Freilaufschaltkreis
- (12)
- Generator
- (13)
- Leitung
- (14)
- Endstufe
- (15)
- Leitung
- (16)
- Kabel
- (17)
- Taste
- (18)
- Fernbedienung
- (19a)
- Funkmodul
- (19b)
- Funkmodul
- (20)
- Funksignal
- v
- Geschwindigkeit
- s
- Verfahrweg
