DE2214904A1

DE2214904A1 - Sonnenwaechter

Info

Publication number: DE2214904A1
Application number: DE2214904A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ANETSEDER SEN LEOPOLD 8000 MUENCHEN
Current assignee: ANETSEDER SEN LEOPOLD 8000 MUENCHEN
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1973-10-11
Also published as: DE2214904C3; DE2214904B2

Description

Sonnenwächt er Die Erfindung betrifft einen Sonnenwächter, wie er vorzugsweise zur sonnenabhängigen, automatischen Steuerung des motorischen Antriebes von Jalousien, Rollos und Store verwendet wird, bestehend aus einem oder mehrerer, nach dem Kriterium der Beleuchtungsstärkebewertung arbeitender Sonnenempfänger und einem Steuergerät, das die Sonnenempfängersignale (Sonne/Schatten) in Motorsteuersignale umsetzt.
Es sind Sonnenwächter bekannt, die mittels eines im Sonnenempfänger eingebauten Foto-Widerstandes, - Elementes oder -Diode, die durch die Sonneneinstrahlung hervorgerufene Helligkeitserhöhung, in eine Widerstands-, Strom-bzw. Spannungs-Änderung umwandeln und hieraus, z.B. durch Schließen eines Relaiskontaktes im Steuergerät, den motorischen Antrieb zum Schließen von Jalousien, Rollos oder Store auslösen. Umgekehrt, wird die eingestellte Helligkeitsschwelle im Sonnenempfänger unterschritten, so wird der Motor für umgekehrte Drehrichtung angesteuert, so daß die entsprechenden Jalousien, Rollos oder Store geöffnet werden. Dabei wird, wenn die Helligkeitsschwelle über-oder unterschritten wird, der Steuerbefehl für den Motor vom Steuergerät mit Verzögerung abgegeben (Verzögerungszeit z.B. 2 Minuten), damit bei schnell wechselnden Umgebungsbedingungen, keine end Pendelbewegungen der Jalousien, Rollos oder Store auftreten.
Die von solchen Sonnenempfängern bewertete Beleuchtungsstärke, setzt sich aus der Grundhelligkeit (diffuses Licht) und der Sonnenlichtstrahlung (paralleles Licht) zusammen.
Die Grundhelligkeit (ohne Sonne) schwankt je nach Jahreszeit, Tageszeit, Wolkenkonstellation (schwach oder stark abgeschirmte Sonne), Umgebungsbedingung (Dämpfung aufgrund von Raumwinkelverringerung durch angrenzende Gebäude, Bäume etc., Aufhellung durch reflektierende Gebäudefassaden, Dächer, Schneefelder etc.) und kann im Maximum bis zu 30 000 Lux betragen. Dagegen werden mit Sonne am Morgen bzw. Abend noch zu bewertende Beleuchtungsstärken im Minimun von ca 3 000 Lux erreicht. Unter der Voraussetzung, daß die Sonneneinstrahlung senkrecht zur Empfangsfotoschicht erfolgt, muß eine Mindest-Grundhelligkeitsunterdruckung von d0 > 30 000 / 3 000 gefordert werden. Entsprechend dem Anwendungsfall eines Sonnenempfängers muß man davon ausgehen, daß die Sonneneinstrahlungsrichtung in der Horizontalen um den Winkel ff und in der vertikalen um den Winkel ß, von der zur Empfangsfotoschicht senkrechten Richtung abweicht, wodurch die von der Sonne hervorgerufene wirksame Beleuchtungsstärke auf der Empfangsfotoschicht, durch die Faktoren cos « cos ß reduziert wird. Hiernach errechnet sich in Abhängigkeit von den von der Senkrechten zur Empfangsfotoschicht abweichenden horizontalen bzw. vertikalen Empfangswinkel α bzw. ß, die erforderliche Grundhelligkeitsunterdrückung zu: derf2 30 000 / 3 000 * cos d r cos ß = 10/cosCX cos ß Dabei sind Toleranzen beim Eichen der Beleuchtungsstärkeschwelle des Sonnenempfängers und Änderungen der Schaltungsparameter (Widerstand, Strom, Spannung) durch Netzspannungsschwankung, Temperatur und Bauteilealterung noch nicht berücksichtigt. Bei den bekannten Sonnenempfängern sind die Lichtempfangselemente (Foto-Widerstand, -Element oder -Diode) mit mehr oder weniger Raumwinkelverringerung montiert (z.B. vertieft in eizmrohrartigen Raum). Eine vorgeschaltete Saininellinse verbessert die Selektionseigenschaften, durch Bündelung des parallelen Sonnenlichtes innerhalb des Empfangswinkels. Die Selektionsorgane solcher Sonnenempfänger sind ortsfest eingebaut, dadurch wird zugunsten der Grundhelligkeitsunterdrückung der Smpfangswinkel Sonnenwächter horizontal oder/und vertikal verxingert. Damit ein Sonnenempfänger für alle Anwendungsfälle7 also auch auf der Südseite, eingesetzt werden kann, benötigt er einen Empfangswinkel horizontal von mindestens 150 Grad und vertikal von ca. 80 Grad. Will man mit den bekannten Prinzipien, unter Berücksichtigung der für eine sichere Funktion notwendigen hohen erforderlichen Grundhelligkeitsunterdrückung, Sonnenempfänger mit einem Empfangswinkel horizontal von # 150 Grad und vertikal von ca. 80 Grad aufbauen, so führt dies zu aufwendigen Anordnungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenempfänger zu schaffen, dessen Aufwand nicht von der Größe des erfaßbaren horizontalen bzw. vertikalen Empfangswinkels abhängt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Empfangsfotoschicht eines Foto-Widerstandes, -Elementes, -Diode etc., im Sonnenempfänger völlig abgedunkelt und nur über einen zur Empfangsfotoschicht parallel verlaufenden, in vertikaler Richtung um 80 Grad geöffneten schlitzförmagen Ausschnitt - sog. Abtastschlitz - mit der zu bewertenden Umgebungsbeleuchtungsstärke gekoppelt ist und sich der Abtastschlitz im Abstand r konzentrisch zum Mittelpunkt der npfangsfotoschicht bewegt, sodaß ein horizontaler Empfangswinkel von größer 150 Grad für ebene Empfangsfotoschichten erreicht wird.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung kann man durch Wahl einer kleinen Abtastschlitzbreite (< 1 mm) im Sonnenempfänger die Lichtausbeute des dlffznsen Tageslichtes (ohne Sonne) sehr stark reduzieren, d.h., die Grundhelligkeit stark unterdrücken, ohne Dabei die Wirkung der parallelen Sonnenlicht strahlung zu verringern (dabei Abtastschlitzbreite 2 Empfangsfotoschichtbreite), sodaß eine extrem hohe Grundhelligkeitsunterdrückung, bei gleichzeitig optimalem EmpfangswinL'slbereich (horizontal # 150 Grad, vertikal # 80 Grad) erreicht wird.
Sonnenwächter - Eine besonderes vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird erreicht, wenn man durch Anordnung von 2 oder mehrerer ebener Empfangsfotoschichten den horizqntalen Empfangswinkel so unterteilt, daß bei gegebener erforderlicher Grundhelligkeitsunterdrückung, der horizontale Empfangswinkel auf > 180 ... 360 Grad erweitert werden kann. Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Zum besseren Verständnis werden im folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen naher erläutert. Es zeigt Fig. 1,2,3 den konstruktiven Aufbau eines Sonnenempfängers in 3 Ansichten, a) Seitenansicht im Schnitt (Fig. 1) b) Frontansicht im Schnitt (Fig. 2) c) Draufsicht im Schnitt (Fig. D) Fig. 4 die Seitenansicht der Einbaulage des Sonnenempfängers Fig. 5 die Zichtausbeuteverteilungskurve (Cosinusverlauf) an einer ebenen Empfangsfotoschicht mit Mittelwertbildung (Arithmetischer Mittelweit;, für homogene Tageslichtverteilung (diffuses Licht, ohne Sonne) über einen horizontalen oder Vertikalen Empfangswinkelbereich von # 90 Grad.
Fig. 6 die Lichtausbeutereduzierung des diffusen Tageslichtes (ohne Sonne) durch den Horizontalwinkel #α des Abtastschlitzes in Abtastschlitzstellung α0.
Fig. 7 die ichtausbeteredzierung des diffusen Tageslichtes (ohne Sonne) durch den Vertikalwinkel ß1 + ß2 des Abtastschlitzes.
Fig. 8 die elektrische Schaltung eines erfindungsgemäEen Sonnenwächters mit Sonnen empfänger und Steuergerät.
Fig. 9 die Funktion der elektrischen Schaltung des Sonnenwächters nach Fig.8 in Form eines Impulsplanes.
Fig.1o eine Schaltung mit Fotowiderständen zur Auswertung des Kriteriums "Sonne/chatten", für einen durch mehrere Eupfangsfotoschichten unterteilten Smpfangswinkelbereich 4.
Fig.11 eine Schaltung mit Fotowiderständen zur Auswertung des Kriteriums '^Sonne/Schatten", für einen Sonnenempfänger mit"digital er Sonnenstandsmeldungt'.
Fig.12,13 den konstruktiven Aufbau für die Anordnung von zwei oder mehrerer Empfangsfotoschichten (es sind vier Empfangsfotoschichten gezeigt) in der Frontansicht (Fig.12,Schnitt A-B von Fig.15) und der Draufsicht (Fig. 13).
In Fig. 1, 2 und 3 wird der konstruktive Aufbau eines erfindungsgemäßen Sonnenempfängers dargestellt. Die Seitenansicht Fig. 1 (Schnitt A-B) zeigt den Trägerteil 1, der über die Schraube 2 mit dem Gehäuse 3 und über den Gewindebolzen 4 und Mutter 5, mit dem Deckel 6 verbunden ist. Auf der Welle des Antriebsmotors M, der durch die Schraube 7 in dem Trägerteil 1 befestigt ist,wird ein Abtastzylinder 8 über die Schraube 9 befestigt. Der Abtastzylinder 8 besitzt zwei zur Zylinderachse bzw. zur Empfangsfotoschicht, im Abstand r (z.B. 15 mm) parallel verlaufende und um 180 Grad zueinander versetzte Abtastschlitze 10 und 11 (mit z.B. der Breite von je 0,8 mm). Fig. 2 zeigt einen Fotowiderstand RF, mit seiner Empfangsfotoschicht 12, der mit den zugehörigen Brückenschaltungswiderständen Ril, R12, R13 und dem Brückenabgleichwiderstand R14 auf der Leiterplatte 13 eingelötet ist. Die Leiterplatte 13 ist über die Schraube 14 und dem Abstandsrohr 15 mit dem Trägerteil 1 verbunden. Die restlichen Schaltungselemente des Sonnenempfängers sind auf der Leiterplatte 16 untergebracht. Die Leiterplatte 16 wird zum Bauteileeinbauraum 17 hin, durch den bundförmigen Ansatz 18 am Trägerteil 1 und auf der Lötseite gegen den Deckel 6 durch ein Abstandsrohr 19 abgestützt. Die Einführung des Kabels 20, das die elektrische Verbindung zwischen dem Sonnenempfänger und dem Steuergerät herstellt, erfolgt, wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch die schlitzförmigen Aussparungen 21 und 22 im Deckel 6 und in der Leiterplatte 16.
Über die Bohrung 23 im Trägerteil 1 werden die Anschlußleitungen 24, 25 des Antrlebsmotors M und über die Bohrung 26 im Trägerteil 1, die Anschlußleitungen 27, 28, 29, 30 von Leiterplatte 13, der Leiterplatte 16 zugeführt - Fig. 2.
In Fig. 1 und 3 ist ein fensterartiger Ausschnitt - sog.
LichteintrittsSenster 31 - im Gehäuse 3 dargestellt. Das zwischen Gehäuse 3 und dem Abtastzylinder 8 befindliche Rohr 32 dient als mechanischer Schutz für den Abtastzylinder und ist lichtdurchlässig.
Fig. 4 zeigt die Seitenansicht der Einbaulage des Sonnenempfängers. Dabei erfolgt die Anordnung der Empfangsfotoschicht 12 so, daL die zur Empfangsfotoschicht senkrechte Lichteinfallsrichtung 30 zur Waagerechten einen Vertikalwinkel ß3 = 25 Grad bildet. Der vertikale Abtastwinkel teilt sich auf, in einen Winkel 1 = 20 Grad unterhalb und einen Winkel ß2 = 60 Grad oberhalb der zur Empfangsfotoschicht senkrechten Lichteinfallsrichtung WO. Durch vorliegende Aufteilung des vertikalen Abtastwinkels, wird eine dem Verhältnis der Beleuchtungsstärken von steiler Mittagssonne (Lichtausbeute proportional cos ß2) zu flacher Morgen-bzw.
Abendsonne (Lichtausbeute proportional cos ß1) gerechte Lichtausbeute erreicht.
Fig. 5 zeigt die Lichtausbeuteverteilungskurve cos X = F (X) einer ebenen Empfangsfotoschicht für homogene Tageslichtverteilung (ohne Sonne), wobei X für den horizontalen oder vertikalen Empfangswinkel stehen kann. X0 ist der Empfangswinkel senkrecht zur Empfangsfotoschicht. Bei X1 und X2 ist der Lichteinfall parallel zur Fotoschicht und bildet zu X0, einen Winkel bei X1 von + 90 Grad und bei X2 von - 90 Grad.
Die von einer ebenen Empfangsfotoschicht nach dem Cosinusgesetz absorbierte Beleuchtungsstärke, über einen Empfangswinkelbereich von + 90 Grad, ist äquivalent der Summe einer vom Lichteinfallswinkel unabhängigen mittleren Beleuchtungsstärke a je Grad, über den Empfangswinkelbereich von + 90 Grad (Arithmetischer Mittelwert, realisiert, z.B. durch äquivalente Empfangsfotoschicht auf einem Halbzylinder).
Setzt man die maximale Beleuchtungsstärke je Grad, für einen zur Empfangsfotoschicht senkrechten Lichteinfall, gleich Eins, so beträgt die mittlere relative Beleuchtungsstärke a 5 0,637.
In Fig. 6 ist die, durch die Abtastschlitzbreite reduzierte horizontale Lichtausbeute des diffusen Tageslichtes gezeigt (schraffierte Fläche). Dabei beträgt die mittlere relative Beleuchtungsstärke je Grad, bzw (maximal bei α0). Der durch den Abtastschlitz 10 bzw. 11 - Breite 0.8 mm, Abstand von der Empfangsfotoschicht r = 15 mm - reduzierte Empfangswinkel A« berechnet sich wie folgt:

ß Ce 3600. Abtastschlltzbreite = 360;50t8 13 3 Grad

215.1L

Setzt man die relativen Beleuchtungsstärken - schraffierte Flächen - aus Fig. 5 und Fig. 6 ins Verhältnis, so ergibt sich die Horizontal-Grundhelligkeitsunterdrückung dE zu: Fig. 7 zeigt die, durch den vertikalen Abtastschlitzwinkel ß1 + 32 (wie in Fig.4 dargestellt) reduzierte Lichtausbeute des diffusen Tageslichtes (schraffierte Fläche). Die mittlere relative Beleuchtungsstärke je Grad beträgt c = 0,87.
Analog der Berechnung von dH, ergibt sich c Tertikal-Grundhelligkeitsunterdrückung dV: Die wirksame (realisierte) Grundhelligkeitssunterdrückung dw ergibt sich damit: dW = dH . dV = 38 . 1,65 = 62,5 Aus dem Wert für dw und der Beziehung für die erforderliche Grundhelligkeitsunterdrückung - es war: d erf = 10/cos α , cos ß - läßt sich der maximal abtastbare Horizontalwinkel 0' berechnen. Der für die Betrachtung von cos ß kritische Winkelbereich ist 131 = 20 Grad, für eine schwache, flach einfallende Morgen-bzw. Abendsonne.
Es gilt: cos α = 0,17; α = 80 Grad 62,5 . cos 20° Mit dem beschriebenen Beispiel eines erfindungsgeiäßen Sonnenempfängers (Abtastschlitzbreite = 0,8 n, r = 15 mm) läßt sich, wie gezeigt, ein vertikaler Winkel von 80 Grad (ß1 = 20 Grad, 132 = 60 Grad) und ein horizontaler Winkel von 160 Grad (α # 80 Grad) abtasten.
Fig. 8 zeigt die elektrische Schaltung des Sonnenwächters, bestehend aus einem Steuergerät, mit über Kabel K angeschlossenem Sonnenempfänger mit Empfangsfotowiderstand RF.
Der Schaltungsteil für die Bewertung des Kriteriums "Sonne/Schatten", besteht aus der Brückenschaltung der Widerstände R11, R12, R13, dem Fotowiderstand RF und dem Differenzverstärker DV. Ril und R12 sind gleich groß und legen am Eingang E2 des Differenzverstärkers DV die Referenz Spannung = fest.
Wird der Eingang El des Differenzverstärkers DV durch Beleuchtungsstärke-Erhöhung an RF (Widerstand nimmt ab!) positiver als der Eingang E2, so wird am Ausgang A durch eine positive Spannung + U das Kriterium "Sonne", umgekehrt, durch eine negative Spannung - U, das Kriterium "Schatten" angezeigt. Die Schaltschwelle am Differenzverstärker DV - Hysterese ca. 1 mV - wird mit dem Brückenabgleichwideratand R14 unter Bestrahlung der Empfangsfotoschicht des Fotowiderstandes Rp mit einer Eichlichtquelle eingestellt.
Die Eichlichtquelle wird in ihrer Strahlungsintensität so bemessen, daß sie die kleinste, von der Empfangsfotoschicht als "Sonne" zu bewertende Beleuchtungsstärke, von 3 000 Lux coad . cos B, simuliert, dabei wird entsprechend dem horizontalen und vertikalen Empfangswinkel, α = 80 Grad und ß = 20 Grad gesetzt. Die Brückenversorgungsspannung wird aus den Spannungen + U1 bzw. - U2, über den Widerstand R5 und der Zenerdiode ZD1 bzw. den Widerstand R6 und der Zenerdiode ZD2, erzeugt. Die Aufteilung der von der Stromversorgung Stv gelieferten Potentiale + U1, in + U1 und + UMR, bzw. OV, in OV und UMO, bei der Ubertragung vom Steuergerät zum Sonnenempfänger, dient der Entkopplung der Potentiale der Signalauswerteschaltung (RF, Ril ... R14wDV) gegenüber eines erhöhten Spannungsabfalles auf dem Kabel K (z.B. Länge = 20m) durch den Anlaufstrom des Antriebsmotors M (z.B. 100 mA). Das funktionelle Geschehen wird gesteuert, von der Takterzeugung T im Steuergerät. Es werden folgende Arbeitstakte erzeugt und zur Steuerung verwendet: a) TM - N, Pulsbreite z.B. 0,8 Sekunden mit Pulsniveau + 0,5 ... OV. Pulsfolgezeit z.B. 30 Sekunden, Pulapausenniveau z.B. + 13V. Der Puls steuert die Laufzeit des Antriebsmotors M im Sonnenempfänger.
b) TR ~ N, Pulsbreite z.B. 200 Nanosekunden (ns) mit Pulsniveau + 0,5 ... OV. Pulsfolgezeit wie TM-N, Pulspausenniveau z.B. + 13V (bei Verwendung der Logikbausteine TTL-Berie 15 300 von Texas Instruments).
Der Puls setzt das Sonneninformations-Flip-Flop, am Gatterausgang G2 auf log. Null zurück.
c) T5 - P, Pulsbreite z.B. 500 na mit Pulsniveau z.B. +13V.
Pulafolgezeit wie TM-N, Pulspausenniveau + 0,5 ... OV. In der Pulszeit von 500 ns wird die Informationsauswertung an den Gattereingängen der Gatter G3, G4, G6, G7, durch Vergleich der Informationen der Ausgänge A, A des Dualzählers Z1 ("Ist-Zustand" - Rollo ist "Auf" oder "Zu"n mit den Flip-Flop-Ausgängen, Ausg. Gl, G2 ("Soll-Zustand" - Umgebungsbedingung "Sonne" oder "Schatten"l) vorgenommen.
Mit Vorderflanke TM-N beginnt die Abtastphase, d.h., der Antriebsmotor M beginnt den Abtastschlitz (10 bzw. 11, Fig. 1 und 3) zu bewegen. Gleichzeitig mit Vorderflanke TM-NJ wird mit dem Puls ?R-N, das Sonneninformations-Flip-Flop am Gatterausgang G2 auf log. Null gesetzt. Der Strompfad flir den Antriebsmotor M wird durchgeschaltet, indem der auf OV abfallende Puls TM-N den Transistor Ts 4 sperrt und dadurch der Transistor Ts 3 leitend wird. Da Mikromotoren in ihrer Drehzahl und Lebensdauer stark spannungsabhängig sind, wurde der Transistor Ts 3 mit seinen Basis-Spannungsteilerwiderständen R7, R8, als einstellbare Spannungsquelle (UM = 0,6V) ausgebildet. Als Referenzspannungsquelle dient dabei, die über R5 und ZDI stabilisierte Spannung + U4. Der Antriebsmotor M besitzt ein Aufsteckgetriebe und liefert eine Abtastdrehzahl von z.B. 1 Umdrehung pro Sekunde (erforderliche kleine Geschwindigkeit zum Abtasten mit langsamen Fotowiderstande-Schichten). Ist innerhalb der Abtastphase - solange TM-N auf OV liegt - das Kriterium "Sonne" erfüllt, so wird der Ausgang A vom Differenzverstärker DV positiv, z.B. + 12 V und bringt über den Transistor Ts 1 an den angeschlossenen Gattereingang von G2 die Information kg. Null. Damit ist das aus G1 und G2 bestehende Sonneninformations-Flip-Flop gesetzt, d.h., der Ausgang G2 ist auf log. Eins. Nach der Abtastphase - mit Rückflanke von TMrN (von OV auf z.B. + 13V), wird mit TS-P über 500 ns an den Gattereingängen G3, G4, G6 und G7 der "Soll-Zustand" mit dem Ist-Zustand" verglichen. Dabei repräsentierenden "Soll-Zustand" die Ausgänge der Gatter G1 - log. Eins = "Schatten" - und G2 - log. Eins - "Sonne", den "Ist-Zustand", die Ausgänge des einstufigen Dual-Zählers Z1, A - log. Eins = "Rolle offen", Ã - log. Eins = "Rolle geschlossen". Bei diesem Vergleich werden zwei Bewertungsgruppen logisch ausgewertet. Bewertungagruppe 1 ist in Gatter G5 zusammengefaßt und wird logisch aktiv - Ausgang G5 = log. Null - wenn der "Soll-Zustand" mit dem "Ist-Zustand" nicht übereinstimmt, d.h., "Sonne" und"Rollo offen" bzw.
"Schatten" und "Rolle geschlossen". Bewertungsgruppe 2 ist in Gatter 8 zusammengefaßt, und wird logisch aktiv -Ausgang G8 = log. Null - wenn der "Soll-Zustand" mit dem "Ist-Zustand" übereinstimmt, d.h., "Sonne" und "Rollo geschlossen" bzw. "Schatten" und"Roll o offen".
Stimmt in der Bewertungsphase der "Soll-Zustand" mit dem "Ist-Zustand" nicht überein, so wird der zweistufige Dual-Zahler Z2 am Zähltakteingang ZT mit log. Null angesteuert und fiihrt einen Zählschritt aus, stimmt der "Soll-Zustand" mit dem "Ist-Zustand" überein, so wird der Dualzähler Z2 über den Riicksetzeingang RS rückgesetzt, d.h., die Ausgänge Al und A2 werden auf log. Null gesetzt. Aus dem Vorhergesagten geht hervor, daß erst nach drei aufeinanderfolgenden Bewertungsphasen, bei denen der "Soll-Zustand" mit dem "Ist-Zustand" nicht übereinstimmt, beide Dualzählerausgänge Al und A2 auf log. Eins gesetzt werden und damit über die Koinzidenz am Gatter G9 den Zähltakt ZT am einstufigen Dualzahler Z1 auslösen, wodurch der "Ist-Zustand" mit dem "Soll-Zustand" in Übereinstimmung gebracht und der Dualzähler Z2 gleichzeitig wieder rückgesetzt wird. Die Zeitdauer vom Beginn der Abweichung des "Ist-Zustandes" vom "Soll-Zustand", bis zur Einleitung der Gleichschaltung dieser Zustände, beträgt, bei einer Arbeitsimpulsfolgezeit vom 30 Sekunden, zwischen 90 und 120 Sekunden (30 Sekunden Impulsrasterfehler, da die Umgebungsreaktion "Sonne/Schatten" asynchron zum Taktgeschehen im Steuergerät ist). Diese "Verzögerungszeit" von 90 ... 120 Sekunden ist erforderlich, damit schnell wechselnde Umgebungsbedingungen "Sonne/Schatten" nicht zu Rollo - Pendelbewegungen führen.
ueber die Klemme 33 kann der Ausgang A eines zweiten Sonnenempfängers angeschlossen werden. Die Signale A der beiden Sonnenempfänger werden dabei durch die Dioden D1 und D2 geodert und über R1 der Basis des Schalttransistors T81 zugeführt. Sollen mehr als zwei Sonnenempfänger an ein Steuergerät angeschlossen werden, dann ist die Oderung der Signale A analog zu erweitern. Die Übertragung des Taktes TM-N, der Potentiale +U, +Ui, -U2, OV und UMO an einen zweiten oder an mehrere Sonnenempfänger, erfolgt parallel.
Damit über lange Kabel K ein störungsfreier Signal austausch möglich ist, sollen die Basiswiderstände R2 bzw. R10 möglichst niederohmig sein. Die vorgeschalteten Widerstände Rl bzw. R9 sind in ihrer Dimensionierung den Stromverstärkungsfaktoren der Transistoren Tsi bzw. Ts4 anzupassen.
Der Strompfad für die Antriebsmotoren der Jalousien, Rollos oder Stcre, wird über Klemme Netz, Schalter S in "Stellung 1", Relaiskontakt h in Stellung "Auf" oder "Zu", geschlossen und durch Endschalter die in der oberen und unteren Stellung der Jalousien, Rollos oder Store, montiert sind, wieder getrennt.
Das Relais H zieht an, wenn durch eine log. Eins am Ausgang 1 des Dualzählers Zi der Transistor T2 über R3 durchgeschaltet wird und die Jalousien, Rollos oder Store, werden über den Relaiskontakt h in stellung "Zu" zum Schließen veranlaßt.
Damit die Steuersignale für den motorischen Antrieb der Jalousien, Rollos oder Store, auch manuell, unabhängig von der Autonatik gegeben werden können, ist der Schalter S in "Stellung 2" umzuschalten. WEt Taste Ti (Kontakt 1) wird das Relais zum Anzug, mit Taste T2 (Kontakt 1) zum Abfall gebracht.
Wird die Taste T1 (Kon-takt 2) oder die Taste T2 (Kontakt 2) betätigt, so gelangt, über den Relaiskontakt h, Netzspannung an die Klemmen "Auf" oder "Zu".
Das anhand von Fig. e beschriebene Taktgeschehen, ist zusammenfassend in dem Impulsplan von Fig. 9 dargestellt. Die schraffierten Impulsflächen sind dabei logisch aktiv. Der Puls 34 am Ausgang von Gat-ter G2, soll einen zufälligen Einfall der Sonne in den Abtastschlitz (nicht während der Abtastphase) darstellen.
Soll ein größerer horizontaler Empfangswinkel α , als bei dem vorher beschriebenen Beispiel eines Sonnenempfängers erfaßt werden, z.E. exakt « = 180 Grad (läßt sich durch Verkleinern der Abtastschlitzbreite nur angenähert erreichen), oder 0< > 180 ... 360 Grad, so sind zwei oder mehrere ebene Empfangsfotoschichten so anzuordnen, daß der gewünschte horizontale Empfangswinkelbereich, unter Berücksichtigung der erforderlichen Grundhelligkeitsunterdrückung derf, unterteilt wird. Nachdem man, wie gezeigt, mit einer ebenen Empfangsfotoschicht, bei einem Abtastschlitzwinkel von horizontal 3 Grad und vertikal 80 Grad, bis zu 160 Grad in der Horizontalen abtasten kann, läßt sich z.B. der horizontale Raumwinkel von 360 Grad, durch drei um 120 Grad zueinander versetzte ebene Empfangsfotoschichten aufteilen. Dabei wird die realisierte Grundhelligkeitsunterdrückung dW nicht voll ausgenützt, da anstatt 160 Grad, nur 120 Grad Horizontalwinkel abgetastet werden, so daß eine erwünschte Sicherheitsreserve verbleibt.
Bei Anordnung von zwei oder mehreren Empfangsfotoschichten, wird beispielsweise der konstrtive Aufbau eines Sonnenempfängers nach Darstellung in Fig. 12 (Frontansicht, Schnitt A-B von Fig. 13) und Fig. 13 (Draufsicht) vorgenommen. Die Empfangsfotoschichten - die beispielsweise gezeigte Anordnung der Fotowiderstände RF23 bis RF26, soll im Zusammenhang mit Fig. 11 näher erläutert werden - sind in ihrer Vertikalabtastebene so angeordnet, daß die zur Empfangsfotoschicht senkrechte Licht einfall srichtung 0 zur Waagerechten den Vertikalwinkel ß3 = 25 Grad bildet. Der Sonnenempfänger wird nicht, wie der in Fig. 4 dargestellte, schräg, sondern senkrecht eingebaut, und besitzt anstelle des Abtastzylinders (8, Fig.1) eine kegelförmige Abtastkappe 35 mit den um 180 Grad in der Horizontalen gegeneinander versetzten Abtastschlitzen 36 und 37. Die Kopplung der Motorachse 38 erfolgt über das Zylinderstück 39 durch Schraube 40 mit der Abtastkappe 35 durch Schraube 41. Fig. 10 zeigt eine Schaltung mit Fotowiderstnden zur Auswertung des kriteriums "Bonne/Schatten", bei einem durch mehrere Empfangsfotoschichten unterteilten Empfangswinkelbereich. Der Unterschied zu der beschriebenen Schaltung in Fig. 8 ist, daß mehrere "Soll-Zustände", näullich die Spannungen der Spannungsteiler RS18/R18 bis RFn/Rn über die Dioden D18 bis Dn geodert, dem Eingang El des Differenzverstärkers DV zugeführt werden. Der Spannungsteiler, bei dem die Sonneneinfallsrichtung die kleinste Horizontalwinkelabweichung von der zur Empfangsfotoschicht senkrechten Richtung hat, steuert seine angeschlossene Diode mit der größten positiven Spannung an (Widerstand RF nimmt ab, mit Zunahme der releuchturgsstärke), sperrt dadurch die restlichen Dioden und ist damit dominant am DV-Eingang El.
R15, R16 bestimmen - wie in Fig. 8, R11, R12 - die Referenzspannung am DV-Eingang E2. Der Widerstand R17 soll den DV-Eingang El definiert niederohmig und damit störsicher machen und ist bei Eichen der Spannungsteiler ("Soll-Zustand") mit zu berücksichtigen. Durch eine, den horizontalen Empfangswinkel in viermal 90 Grad aufteilende, Empfangsfotoschichten-Anordnung, wie sie in Fig. 12 und 13, durch die Fotowiderstände RF23, RF24, RF25, RF26, realisiert ist, läßt sich die Information "Sonne/Schatten" für alle vier Seiten eines Gebäudes mit rechtwinkligem Grundriß ableiten. Der Sonnenmpfänger muß in seinem horizontalen Empfangswinkelbereich so einjustiert werden, daß eine der vier Empfangsfotoschichten, zu einer, oder mehreren zueinander parallelen Gebäudefassaden, parallel verläuft.
Fig. 11 zeigt die elektrische Schaltung zur digitalen Auswertung des Sonnenstandes in Bezug auf die zu überwachenden Gebäudefassaden. Die Spannungen der Spannungsteiler RB23/R23, RF24/R24, RF25/X25, Ry26/R26 repräsentieren dabei den "Soll-Zustand, Auf oder Zu", der Jalousien, Rollos oder Store, der vier Gebäudefassaden. Die vier "Soll-Zustände", werden von den Differenzverstärkern DV1, DV2, DV3, DV4 - an den Eingänen E21, E22, E23, E24 - überwacht. Den Differenzverstärkern DV1 bis DV4 wird eine gemeinsame Referenzspannung durch den Spannungsteiler R21iR22 an den Eingängen E11, E12, E13 und E14 zugeführt. Legt man, wie bei den vorangegangenen Beispielen, einen horizontalen Abtastwinkel dd = 3 Grad und einen vertikalen Abtastschlitzwinkel ß1 + ß2 = 80 Grad zugrunde, so wird für jede Gebäudefassade, ein horizontaler Empfangswinkel von + 80 Grad, bezogen auf die zur Gebäudefassade senkrechte Sonneneinfallsrichtung und auf eine minimale Sonnenintensität von 3 000 Lux, überwacht. Definiert man den Signalzustand an den Differenzverstärkerausgängen A1, A2, A3, A4 für den "Soll-Zustand" : "Sonne", als positiv, dann sind beim Durchlauf der Sonne durch den horizontalen Empfangswinkel, entweder ein Differenzverstärkerausgang - die Sonneneinfallsrichtung bildet einen Horizontalwinkel zu einer Getäudefassade von angenähert 90 Grad - oder zwei Differensverstärkerausgänge - zwei Gebäudefassaden empfangen die Sonnenstrahlen - positiv. Nach diesem Prinzip können auch Sonnenempfänger mit "digitaler Sonnenstandsmeldung" für Gebäude mit beliebigen, nicht rechtwinkligen Grundrißformen aufgebaut werden, indem innerhalb des horizontalen Empfangswinkelbereiches, jeder der zu überwachenden Fassaden, eine zur Fassade parallele Empfangsfotoschicht zugeordnet und die "Soll-Zustandsmeldung" für jede Passade getrennt ausgewertet wird.
7 Patentansprüche 13 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Sonnenwächter, wie er vorzugsweise zur sonnenabhängigen, automatischen Steuerung des motorischen Antriebes von Jalousien, Rollos und Store verwendet wird, bestehend aus einem oder mehrerer nach dem Kriterium der Beleuchtungsstärkebewertung arbeitender Sonnenempfänger und einem Steuergerät, das die Sonnenempfängersignale (Sonne/Schatten) in Motorsteuersignale umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsfotoschicht (12) eines Foto-Widerstandes, - Elementes, - Diode etc. , im Sonnenempfänger völlig abgedunkelt und nur über einen z.B. zur Empfangsfotoschicht parallel verlaufenden, in vertikaler Wichtung um 80 Grad geöffneten schlitzförmigen Ausschnitt - sog. Abtastschlitz (10 oder 11,bzw.

36 oder 37), mit der zu bewertenden Umgebungsbeleuchtunge stärke gekoppelt ist und sich der Abtastschlitz z.B. im Abstand r konzentrisch zum Mittelpunkt der Empfangsfotoschicht bewegt, sodaß ein horizontaler Enpfangswinkelbereich d von größer 150 Grad für ebene Fotoschichten erreicht wird.
2. Sonnenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sonnenempfänger durch Anordnung von zwei oder mehrerer ebener Empfangsfotoschichten der horizontale Empfangswinkelbereichc( so unterteilt wird, daß bei gegebener erforderlicher Grundhelligkeitsunterdrückung derf, ein zulässiger horizontaler Empfangswinkelbereich > von bis zu 360 Grad (Fig.12,13) erreicht wird.
3. Sonnenwächter nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß im Sonnenempfänger, jeder - der zu überwachenden Gebäudefassaden, eine zur Gebäudefassade parallele Empfangsfotoschicht (RF23, Rp24, RF25, RF26) zugeordnet ist und die Soll-Zustandsmeldung, "Sonne/Schatten"für jede Gebäudefassade getrennt ausgewertet wird, sodaß mit einem Sonnenempfänger, Gebäude mit beliebigen, nicht rechtwinkligen, Grundrissen und Fassadenanzahlen durch einen Sonnenempfänger überwacht werden können.
4. Sonnenwächter nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Abtastwinkel (B1 + B2) des Sonnenempfängers durch die Lage der zur Empfangsfotoschicht (12) senkrechten Lichteinfallsrichtung so aufgeteilt wird, daß eine dem Verhältnis der Beleuchtungsstärken von steiler Mittagssonne zu flacher Morgen -bzw. Abend-Sonne gerechte Lichtausbeute erreicht wird.
5. Sonnenwächter nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein motorischer Antrieb (M) zum Transport des Abtastschlitzes (10 oder 11, bzw.

36 oder 37) nur für die Zeit, die benötigt wird, um sicher den Einpfangswinkelbereich α einmal zu durchlaufen, eingeschaltet wird, um so, durch Wahl eines geeigneten kleinen Puls-Pausenverhältnisses, die Lebensdauer des motorischen Antriebes zu erhöhen.
6. Sonnenwächter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkürzung der erforderlichen Abtastzeit, zwei um 180 Grad versetzte Abtastschlitze (10,11, bzw. 36,37) im Sonnenempfänger angeordnet werden, sodaß das Puls-Pausenverhältnis halbiert und die Lebensdauer eines motorischen Antriebes (M) verdoppelt wird.
7. Sonnenwächter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (M) im Sonnenempfänger, der den Abtastschlitz (10,11 bzw. 36,37) bewegt, in den Etüitterkreis eines Transistors (Ts 3) geschaltet und der Basis dieses Transistors über einen einstellbaren Spannungsteiler (R7, R8) eine stabilisierte Spannung (+ U4) zugeführt wird, sodaß damit eine geeignete Motorspannung (UM) bzw. Motordrehzahl eingestellt erden kann.

L e e r s e i t e