DE2523091B2 - Elektrische Steuereinrichtung für einen Gleichstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinrichtung für einen in beiden Drehrichtungen antreibbaren Gleichstrommotor a's Antrieb für in zwei Endstellungen bewegbare Bauteile, insbesondere Deckel, Schieber, Klappen, Tore, z. B. Garagentore, Ausfahrantennen, insbesondere für Kraftfahrzeuge etc., mit einem Einschalter zum Einschalten des Gleichstrommotors, mit Schalteinrichtungen zum Umkehren der Richtung des Motorstroms und mit einer Überstromschaltvorrichtung zum Unterbrechen des Motorstromkreises bei einem Überstrom in demselben nach deren Ansprechen der Motorstromkreis nur noch für die entgegengesetzte Laufrichtung des Gleichstrommotors betreibbar ist.

Eine derartige elektrische Steuereinrichtung ist aus der DE-OS 20 01 745 bekannt. Die bekannte Steuereinrichtung ist aus logischen Schaltungen und einem Drehrichtungswechsler aufgebaut, wobei letzterer ein einfacher Umschalter ist und in beiden Schaltstellungen einen Strompfad über die Batterie schließt bzw. vorbereitet, wobei jedoch der Strom bei der einen Schaltstellung in der einen Richtung und in der anderen Schaltstellung in der entgegengesetzten Richtung durch den Anker des Motors fließt. Das Einschalten des Mototrs erfolgt bei der bekannten Steuereinrichtung durch Betätigen eines einzigen Ein-Aus-Schalters in der Weise, daß ein Schließen dieses Schalters ein Anlaufen des Motors in der einen Laufrichtung und ein öffnen dieses Schalters ein Anlaufen des Motors in der entgegengesetzten Laufrichtung zur Folge hat, während das Abschalten des Motors bei beiden Laufrichtungen in Abhängigkeit vom Auftreten eines Übersiroms erfolgt. Es ist mit dieser Anordnung nicht möglich, einen z. B. in Folge einer Verklemmung überlasteten und dann abgeschalteten Antrieb erneut in gleicher Laufrichtung einzuschalten. Nachteilig an der bekannten Steuereinrichtung bzw. -Schaltung ist es, daß eine relativ komplizierte logische Schaltung erforderlich ist, um bei jeder Betätigung des Ein-Aus-Schalters ein Anlaufen des Motors auszulösen.

Bei anderen bekannten Steuereinrichtungen läßt sich der Drehsinn des Gleichstrommotors willkürlich durch Betätigung des Umschalters in der betreffenden Richtung erreichen, so daß es bei ungeschickter Bedienung dieser Steuereinrichtung trotz des Vorhandenseins einer Überstromschaltvorrichtung zu einer Überlastung Und Beschädigung des Gleichstrommotors kommen kann, wenn nämlich der Benutzer nach dem Ansprechen der Überstromschaltvorrichtung die Steuereinrichtung sofort wieder im gleichen Sinne in Betrieb setzt wie zuvor, um beispielsweise ein klemmendes Garagentor oder eine verbogene Autoantenne in die gewünschte Endstellung zu fahren, obwohl die dafür erforderliche Kraft von dem Gleichstrommotor nicht aufgebracht werden kann. Ähnliche Schwierig-

keiten hinsichtlich einer Überlastung des Motors ergeben sich auch bei den elektrischen Steuereinrichtungen mit Endschaltern, wenn nämlich das bewegliche Bauteil auf ein Hindernis aufläuft, ehe es den betreffenden Endschalter betätigen kann. Auch in diesem Falle besteht ein erhebliches Risiko für eine Überlastung des Motors. Außerdem sind Steuereinrichtungen mit Endschaltern insofern nicht sehr befriedigend, als bei ihnen bei der Montage und bei Wartungsas beiten immer wieder eine Justierung der Endschalter erforderlich ist, wobei die Endschalter überdies leicht beschädigt werden und verschmutzen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art bezüglich des erforderlichen Aufwandes wesentlich zu vereinfachen.

Diese Aufgabe ist bei einer elektrischen Steuereinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schalteinrichtungen ein Schrittschaltwerk aufweisen, das bei jedem Ansprechen der Überstromschaltvorrichtung in eine Schaltstellung »Unterbrechung« und bei jeder Betätigung des Einschalters in eine Schaltstellung »Motorstrom ein« fortschaltbar ist, und zwar gemäß folgendem Schaltzyklus: Unterbrechung — Motorstrom ein und Linkslauf — Unterbrechung — Motorstrom ein und Rechtslauf.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung bietet gegenüber der bekannten Anordnung nach der DE-OS 20 01 745 den Vorteil, daß die gleichen günstigen Wirkungen mit erheblich reduziertem Aufwand erreicht werden.

Steuereinrichtungen gemäß der Erfindung können in den verschiedensten Anwendungsbereichen benutzt werden, beispielsweise bei motorisch angetriebenen Deckeln, Schiebern oder Klappen, insbesondere bei Ventilen oder Armaturen, ferner bei Fenstern und Toren jeglicher Art, insbesondere bei Garagentoren, oder auch bei Rotationsantennen oder Ausfahrantennen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen. Weitere An-Wendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ergeben sich z. B. dort, wo Bauteile abwechselnd mit unterschiedlichem Drehsinn umlaufen sollen und zwischendurch jeweils stillgesetzt werden, wie dies beispielsweise bei Trommelantrieben, Knet- und Rührwerken der Fall ist.

Wenn man mit einem Schrittschaltwerk arbeitet, welches einen einarmigen Umschaltkontakt besitzt, dann ist es günstig, ein Richtungsrelais mit mindestens zwei einarmigen Umschaltkontakten vorzusehen, mit deren Hilfe die Richtung des Motorstromes im Motorstromkreis umschaltbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Erregerwicklung des Schrittschaltwerks in Serie mit dem Einschalter zwischen den Polen einer Gleichstromquelle angeordnet ist, insbesondere wenn die Überstromschaltvorrichtung ein Überstromrelais mit einem Umschaltkontakt ist und wenn der Schaltarm des Umschaltkontakts in Serie zu der Erregerwicklung des Schaltrelais derart angeordnet ist, daß er bei nicht erregtem Überstromrelais die Erregerwicklung des Schrittschaltwerks mit dem dem einen Pol der Gleichstromquelle abgewandten Anschluß des Einschalters und bei Ansprechen des Überstromrelais das ihm zugeordnete Ende der Erregerwicklung direkt mit diesem Pol der Gleichstromquelle verbindet. Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung kann nämlich bei Ansprechen des Überstromrelais auf einfache Weise ein SchaltimDuIs für das Schrittschaltwerk erhalten werden.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung läßt sich mit Vorteil unter Verwendung verschiedener Relais aufbauen, da die Anzahl der Sehaltvorgänge in den besonders hervorgehobenen Anwendungsfällen vergleichsweise gering ist und außerdem mit relativ großen Stromstärken gearbeitet wird. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Schalteinrichtungen und die Überstromschaltvorrichtung aus elektronischen Bauelementen aufzubauen. Insbesondere kann das Schrittschaltwerk bei Verwendung elektronischer Baugruppen einfach und billig realisiert werden, beispielsweise unter Verwendung eines Ringzählers. Die Verwendung elektronischer Bauteile bzw. Baugruppen kann besonders dort vorteilhaft sein, wo der Einschalter oder eine parallel zu ihm angeordnete Schalteinrichtung über eine Funk-Fernsteuerung oder eine Ultraschallsteuerung betätigbar ist, da man in diesen Fällen die Signalauswertung im allgemeinen mittels elektronischer Bausteine durchführen wird, die dann auch für die übrigen Schaltkreisteile verwendet werden sollten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und/oder aus den Schutzansprüchen. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung und

Fig.3 ein Schaltbild einer gegenüber der Steuereinrichtung gemäß F i g. 2 ergänzten Steuereinrichtung.

Die Steuereinrichtung gemäß F i g. 1 ist an die beiden Pole einer Gleichstromquelle angeschlossen, nämlich an den Pluspol + und an den Minuspol -. Mit dem Pluspol + ist der eine Anschluß der Erregerwicklung eines Schrittschaltwerks 10 verbunden und außerdem der andere Anschluß der Erregerwicklung eines Überstromrelais 12. Das andere Ende der Erregerwicklung des Schrittschaltwerks 10 ist mit dem Schaltarm 12.1 eines Umschaltkontaktes des Überstromrelais 12 verbunden. In Fig. 1 liegt der Schaltarm 12.1 an einem Kontaktpunkt 14 an, der mit dem einen Anschluß eines Einschalters 16 verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem Minuspol — verbunden ist. Der Einschalter 16 kann ein von Hand betätigbarer Schalter sein oder beispielsweise auch ein Schlüsselhalter an einem Garagentor. Der Einschalter 16 kann mit anderen Einschaltern parallel geschaltet sein, beispielsweise mit einem Einschalter im Inneren einer Garage oder mit einem Einschalter, welcher Bestandteil einer Funk-Fernsteuerung oder einer Ultraschallsteuerung ist. Wenn das Überstromrelais 12 anspricht, gelangt sein Schaltarm 12.1 in die in Fig. 1 in gestrichelten Linien eingezeichnete Stellung, in der er an einem Kontaktpunkt 18 anliegt, der direkt mit dem Minuspol — verbunden ist. Die dem Pluspol + abgewandie Seite der Erregerwicklung des Überstromrelais 12 ist mit zwei Kontaktpunkten 20,22 verbunden. Der Minuspol - der Gleichstromquelle ist mit zwei weiteren Kontaktpunkten 24, 26 verbunden. Die Kontaktpumpe 20, 22, 24, 26 gehören zu einem zweiarmigen Umschaltkontakt des Schrittschaltwerks 10. Die beiden Schaltarme des Umschaltkontaktes sind mit 10.1 bzw. 10.2 bezeichnet und mit den beiden Anschlüssen eines Gleichstrommotors 28 verbunden, der vorzugsweise permanenterregt ist und der durch Umkehrung der Stromrichtung in seinem Motorstromkreis von einem Drehsinn auf den

entgegengesetzten Drehsinn umschaltbar ist. Bei der in Fig. 1 in vollen Linien gezeigten Lage der Schaltarme 10.1 und 10.2 fließt der Strom vom Pluspol + über die Erregerwicklung des Überstromrelais 12 zu dem Kontaktpunkt 22, über den Schaltarm 10.2, den Gleichstrommotor 28 und den Schaltarm 10.1 und gelangt von dem Kontaktpunkt 24 zum Minuspol — der Gleichstromquelle.

Wenn bei der beschriebenen Stromrichtung das von dem Gleichstrommotor 28 betätigte bewegliche Element auf ein Hindernis aufläuft bzw. in seine Endstellung gelangt, ergibt sich eine beträchtliche Erhöhung der Stromstärke. Der erhöhte Kurzschlußstrom bzw. der Überstrom bringt das Überstromrelais 12 zum Ansprechen, so daß dessen Schaltarm 12.1 in die getrichelt eingezeichnete Lage bzw. in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 18 gelangt. Dabei wird das Schrittschaltwerk 10 kurzfristig entregt, gleich darauf wieder erregt und nach Abfall des Überstromrelais 12 wieder entregt, so daß es von seinem Schaltzustand »Motorstrom ein und Linkslauf« in den Schaltzustand »Unterbrechung« geschaltet wird. Diesem Schaltzustand entspricht die in F i g. 1 mit strichpunktierten Linien eingezeichnete Lage der Schaltarme 10.1 und 10.2 des Schrittschaltwerks 10. Der Motorstromkreis wird also unterbrochen; gleichzeitig wird das Überstromrelais 12 stromlos, so daß sein Schaltarm 12.1 wieder in die in vollen Linien gezeichnete Lage zurückkehrt.

Wenn nun der Einschalter 16 betätigt wird, erhält das Schaltrelais 10 erneut einen Stromstoß und schaltet nunmehr in den Schaltzustand »Motorstrom ein und Rechtslauf«. Dabei gelangen die Schaltarme 10.1, 10.2 des doppelarmigen Umschaltkontaktes des Schrittschaltwerks 10 in die in Fig. 1 in gestrichelten Linien eingezeichnete Lage, d. h. in Kontakt mit den Kontaktpunkten 20 und 26. Der Strom fließt jetzt gegenüber dem eingangs betrachteten Fall in entgegengesetzter Richtung durch den Gleichstrommotor 28, so daß dieser mit entgegengesetztem Drehsinn umläuft. Der Motorstrom wird unterbrochen, wenn das Überstromrelais 12 erneut anspricht.

Man erkennt, daß bei der Schaltung gemäß F i g. 1 die Dauer der Betätigung des Einschalten 16 keine Rolle spielt, wenn die Einschaltdauer nur groß genug ist, um einen Schaltvorgang des Schrittschaltwerks 10 auszulösen. Danach kann der Einschaller 16 freigegeben werden.

Die in F i g. 2 gezeigte Steuereinrichtung gemäß der Erfindung arbeitet im Prinzip ebenso, wie die Steuereinrichtung gemäß Fig. 1, wobei jedoch das Schrittschaltwerk nur einen einarmigen Umschaltkontakt mit einem Schaltarm 10.1 besitzt. Der Schaltarm 10.1 betätigt ein Drehrichtungsrelais 38.

In der in vollen Linien gezeichneten Stellung verbindet der Schaltarm 10.1 das Überstromrelais 12 mit einem Kontaktpunkl 30, der über eine Leitung 34 mit einem Kontaktpunkt 36 verbunden ist. Der Kontaktpunkt 36 ist über den Schaltarm 38.1 eine; Umschaltkontaktes des Drehrichtungsrelais 38 mit derr einen Anschluß des Gleichstrommotors 28 verbunden Der andere Anschluß des Gleichstrommotors 28 ist übei

^c d^n Schaltarm ^^ ^ eines zweiter* Urrischaltkontaktei des Drehrichtungsrelais 38 mit dem Minuspol verbunden. Bei der in Fig.2 in vollen Linien gezeigter Stellung der einzelnen Schaltarme fließt der Strom vorr Pluspol + über das Überslromrelais 12, den Kontakt

ίο arm 10.1, die Leitung 34, den Kontaktarm 38.1, der Gleichstrommotor 28 und den Kontaktarm 38.2 zurr Minuspol —. Bei Auftreten eines Überstroms bewegi sich der Kontaktarm 12.1 des Überstromrelais 12 in die in gestrichelten Linien eingezeichnete Lage, wobei das Schrittschaltwerk 10 einen Stromstoß erhält, so daß sein Schaltarm 10.1 in die in strichpunktierten Linier eingezeichnete Zwischenstellung oder Ruhestellung gelangt. Hierdurch fällt das Überstromrelais 12 ab und sein Schaltarm 12.1 kehrt wieder in die Ausgangslage zurück. Wenn jetzt der Einschalter 16 betätigt wird dann wird das Schrittschaltwerk 10 erneut um eine Schaltstellung fortgeschaltet, so daß sein Schaltarm 10.1 in die gestrichelt eingezeichnete Lage und in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 32 gelangt. Das Drehrichtungs· relais 38 liegt zwischen dem Kontaktpunkt 32 und dem Minuspol — und wird folglich erregt.

Bei der Steuereinrichtung gemäß Fig. 3, welche im Prinzip ebenso arbeitet wie die Steuereinrichtung gemäß F i g. 2, ist ein weiteres Relais 40 vorgesehen. Das weitere Relais 40 liegt in Serie mit einer Diode 42, deren Kathode dem Relais 40 zugewandt ist, zwischen dem mil dem Schaltarm 38.2 des Richtungsrelais 38 verbundenen Anschluß des Gleichstrommotors 28 und dem Kontaktpunkt 30. Bei der in ausgezogenen Linien gezeigten Lage der einzelnen Schallarme fließt ein Strom über die Diode 42 und das Relais 40, das einen Arbeitskontakt 44 besitzt, der infolge dieses Stroms geschlossen wird. Der Arbeitskontakt 44 liegt in Serie mit einem Widerstand 46 zwischen dem Pluspol + und dem einen AnschluD des weiteren Relais 40, so daß dies sich selbst im erregten Zustand hält, bis das Richtungsrelais 38 betätigt wird und die Verbindung des weiteren Relais 40 über den Schaltarm 38.2 mit dem Minuspol — unterbricht. Wenn man davon ausgeht, daß bei der in Fig. 3 in vollen Linien gezeigten Stellung der Schaltarme durch den Gleichstrommotor 28 ein Garagentor geöffnet wird, dann kann beim öffnen des Garagentors über das zusätzliche Relais 40 eine Beleuchtung eingeschaltet werden, die erst wieder erlischt, wenn der Gleichstrommotor 28 anläuft, um das Garagentor zu schließen. Die Diode 42 verhindert, daC das zusätzliche Relais 40 auch dann anspricht, wenn das Richtungsrelais 38 erregt ist. Die Beleuchtung kann übet einen weiteren in der Zeichnung nicht gezeigter Arbeitskontakt des weiteren Relais 40 ein- unc ausgeschaltet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuereinrichtung für einen in beiden Drehrichtungen antreibbaren Gleichstrommotor als Antrieb für in zwei Endstellungen bewegbare Bauteile, insbesondere Deckel, Schieber, Klappen, Tore, z. B. Garagentore, Ausfahrantennen, insbesondere für Kraftfahrzeuge etc., mit einem Einschalter zum Einschalten des Gleichstrommotors, mit Schalteinrichtungen zum Umkehren der Richtung des Motorstroms und mit einer Überstromschaltvorrichtung zum Unterbrechen des Motorstromkreises bei einem Oberstrom in demselben nach deren Ansprechen der Motorstromkreis nur noch für die entgegengesetzte Laufrichtung des Gleichstrommotors betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen ein Schrittschaltwerk (10) aufweisen, das bei jedem Ansprechen der ÜberstromschaJtvorrichtung (12) in eine Schaltstellung »Unterbrechung« und bei jeder Betätigung des Einschalters (16) in eine Schaltstellung »Motorstrom ein« fortschaltbar ist, und zwar gemäß folgendem Schaltzyklus: Unterbrechung — Motorstrom ein und Linkslauf — Unterbrechung — Motorstrom ein und Rechtslauf.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrittschaltwerk als elektromechanisches Schrittschaltwerk (10) mit einem Umschaltkontakt (10.1, 10.2) mit Zwischenstellung ausgebildet ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsnhal*_rkontakt (10.1, 10.2) zweiarmig ausgebildet ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschaltkontakt (10.1) einarmig ausgebildet ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung des Schrittschaltwerks (10) in Serie mit dem «· Einschalter (16) zwischen den Polen ( + , -) einer den Gleichstrommotor (28) speisenden Gleichstromquelle angeordnet ist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstromschaltvorrich- « tung ein Überstromrelais (12) mit einem Umschaltkontakt ist und daß der Schaltarm (12.1) des Umschaltkontaktes in Serie zu der Erregerwicklung des Schrittschaltwerks (10) derart angeordnet ist, daß er bei nicht erregtem Überstromrelais (12) die Erregerwicklung des Schrittschaltwerks (10) mit dem nicht mit dem einen Pol ( —) der Gleichstromquelle verbundenen Anschluß des Einschalters (16) und bei Ansprechen des Überstromrelais (12) das mit ihm verbundene Ende der Erregerwicklung direkt mit diesem Pol (—) der Gleichstromquelle verbindet.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem mit dem Gleichstrommotor (28) verbundenen Kontaktpunkt (32) des einarmigen Umschaltkontaktes (10.1) des Schrittschaltwerks (10) ein Drehrichtungsrelais (38) verbunden ist, das mindestens zwei einarmige Umschaltkontakte (38.1, 38.2) besitzt und zum Umschalten der Richtung des Motorstroms bei einer vorgegebenen Stellung des Umschaltkontaktes (10.1) des Schrittschaltwerks (10) dient.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Schaltkontakt (40.1) eines weiteren Relais (40) eine Beleuchtungseinrichtung einschaltbar ist, wenn der Umschaltkontakt (10.1) des Schrittschaltwerks (10) eine vorgegebene Stellung einnimmt, insbesondere wenn der Gleichstrommotor (28) zum Öffnen eines Tores eingeschaltet wird, und daß das weitere Relais (40) in sinem Parallelzweig des Motorstromkreises derart angeordnet ist, daß es sich nach seinem Einschalten bis zu einem erneuten Anlauf des Gleichstrommotors (28) über seinen Schaltkontakt (40.1) selbst hält.