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Rollademnotor - Steuerelektronik mit Helligkeitsautomatik
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(beben bzw. Senken der Rollade Helligkeitsniveau entsprechend) in
@@@@@@ @lektronik zum Einbau in Rolladengurt - Aufrollkä@ten Die Erfindung betrifft
eine, in C/MOS - Elektronik aufgebaute Steuerelektronik für Rollademnotore mit Sensorsteuerung
für alle @otorfunktionen und die Helligkeitsautjomatik.
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Sie ist in der Rolladentechnik zum serienmäßigen oder auch nachiräalichen
Einban in den Aufrollkasten des Rolladengurtes in der mand verwendbar. Die Elektronik
ist für die Ronsumelektronik konzipiert und rationel aufbaubar (ICs).
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Bei der teuerung von Rolladeumotoren ist eine Technik erforderlich,
die resistent gegenüber Verschleiß und umweltienflüssen ist und gleichzeitig Fehlbedienungen
des @@@enders ausschließt. Der Einbau eines solchen Systems sollte problemlos und
nachträgliclich in vorhandene Rolladen-@@@@@@ möglich sein.
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@@ ist bekannt, daß man mit den neuartigen COS/MOs - Plektrouibbausteinen
äußerst kompakte und sparsame bistabile @@@@altun en und Schmitt - Trigger aufbauen
kann.
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@olladenrotore werden schon in @eubauten und nachträlich auch in Althauten
eingebaut und mit einfachen Druckschaltern oder @elais - eingebaut in meist spezielle
Fassungen -gestenert. wier hat der Benutzer doe möglichen Stenerfunktionen A@F -
SFOP - ZU, Fehlbedienungen sind nicht vollkommen ausgeschlossen. Bei nachträglichem
Einbau in vorhandene @otladenaulagen sind Veränderungen n8tig: Der Gurtaufroll@asten
in der Wand muß durch die Fassung des neuen Wählschalters ersetzt werden. Normale
Schalter sind dem Verschleiß unt erworfen und erzeugen durch das "Prellen" ihrer
Rontakte oft törungen (besonders beim Schalten induktiver Lasten wie Motore), die
überdas Stromnetz HF - wie MP - Geräte gleichermaßen beeinflussen (stören). Im übrigen
gibt es bei den üblichen normalen wählschaltern nicht die M8glichkeit, @ie Rollade
automatisch, "helligbeitsabhängig"
zu heben oder zu senken.
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I)er Brfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, wegloses und damit
verschleiß - und prellfreies Schalten durch Sensoren und Triacs zu ermöglichen und
besonders den nachträglichen Einbau in vorhandene tolladenanlagen zu ermöglichen/zu
vereinfachen. nie kann natürlich auch serienmäßig eingebaut werden. Die ltolladensteuerung
soll eine, ebenso sensorgesteuerte Automatik enthalten, die die Rollade "helligkeitsniveauabhängig"
hebt bzw. senkt, wobei diese Automatik für die punktionen AUP und ZU einzeln ein
- und ausschaltbar sein soll.
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DieseAufgaben werden erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß sämtliche
Motor - und Automatikfunktionen sensorgesteuert sind deren @unktion wiederum durch
Deurchtdioden in der FRontplatte kontrolliert werden können. imine Automatik, bestehend
aus hensorteil, Schmitt -Trigger, llelligkeitsfühler (Fotowiderstand, im Rolladenkasten
untergebracht) impulsformer (vgl. Funktionsbeschreibung, Seite 3), die für die punktionen
AUF und ZU einzeln ein - und ausschaltbar ist, löst die Aufgabe der helligkeitsabhängien
Steuerung des Rolladenmotors. Das nelligkeitsniveau zum eben oder Senken der Lade
wird mit einem in der rrontplatte eingebautem Potentiometer eingestellt. Integrierte
"Romparatoren", die die Zustände der Triacs, die die wotore schalten, miteinander
vergleichen, schließen @ehlbedienungen aus. Is ist möglich die l'riacs, die über
Uptokoppler gesteuert werden durch Relais, gesteuert durch Transistoren, zu ersetzen
(vgl. Zeichnung 2). Die Elektronik, in geeigneter Weise auf einer Leiterplatte untergebracht
tvgl. Zeichnung4/ nie zeigt die Leiterplatte von der Bauteilseite aus gesehen.).
paßt in jeden Rolladengurt -Aufrollkasten in der wand.
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Ilei Schwing - oder Schwenkfenstern wird parallel zum nchalter "stop
unten" ein REED - Arbeitskontakt - Magnetrelais geschaltet, was das Schließen der
Rollade bei geöffnetem l'enster verhindert, da das Relais, mit dem fenster verbunden,
die Elektronik blockiert (vgl. Funktionsbeschreibung,
Seite 5 >.
Eine Zentralsteuerung aller, mit dieser Erfindung ausgestatteter fenster ist durch
Parallelschaltung aller Sensoren einer Funktion möglich. die Sensoren sind beleuchtbar.
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Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, eine störungsfreie
und verschleißfreie manuelle Steuerelektronik über Sensoren für beliebige Rolladenmotore
zu haben. hinzu kommt noch die neue sensorgesteuerte ilelligkeitsautomatik zum elektronisch
exakten neben und Senken der l,ade bei eingestelltem Helligkeitsniveau. I)urch die
möglichkeit der wahl der Automatik - Funktionen (AUF - STOP -ZU) erhöht sich die
Zahl der Anwendungsmöglichkeiten.
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Lurch entsprechendes Weglassen der Automatikbausteine auf der Leiterplatte
und der t'rontplatte kann man auch nur die manuelle Sensorsteuerung der Rollade
erhalten.
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Es folgt die F'unktionsbeschreibung der Erfindung, wobei auf die beigefügten
Zeichnungen itezug genommen wird: Zeichnung (1) zeigt das Blockschaltbild der Erfindung
mit den weseittlichen l)etails. Es wird im wesentlichen zwischen dem Automatik -
und dem manuell - Teil unterschieden, wobei der manuelle teil dominiert, das heißt
er ist schaltungstechnisch der Automatik übergeordnet, was eine l3eeinflussung der
!tollade auch beim Heben oder Senken der Rollade - durch die Automatik ausgelöst
- ermöglicht. I)ie Automatik besteht aus dem @ensorteil für die Speicherung der
Befehle des Bentttzers; einem Schtititt-Trigger, der - mit dem rotowiderstand im
@olladenkasten verbunden - entweder H-(high = oder L-(low = -) Potential hat und
einem Impulsgeber oder - l'ormer, der entsprechend dem schritt - Triggerzustand
einen Impuls zum manuellen steuerteil weitergibt. im Manuellteil ist wieder der
Sensorteil für die Speicherung zuständig, ergänzt durch eine, als "Komparator" bezeichnete
Schutzschaltung, die @ehlbedienungen (AUF und ZU gleichzeitig) ausschließt. Der
Sensorteil steuert nun entweder über uptokoppler Triacs oder über Transistoren Itelais.
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Zeichnung (2) zeigt die Symbolzeichnung der Elektronik.
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Bs werden die COS/MOS - integrierte(n) Schaltungen LD 4011 und CD
4()12, 2 optokoppler, 2 Triacs (CT 66 - 4 - CO o.ä.) oder 2 x BC 147, 2 llelais,
im übrigen diskrete bauteile der Elektronik verwandt.
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Die NAND - @Atterpaare 1 - 2, 6 - 7, 23 - 25, 24 - 30 bilden bistabile
,ensorschaltungen zur tsefehlsspeicherung. Gatter 8 und 9 bilden den Schmitt - Trigger,
der auch bei ausgeschaltet er Automatik arbeitet. Wird an den eingang It des Gatters
2 und/oder an eingang A des Gatters 7 durch körperkontakt (Sensor) ein gegatives
Potential (L) gelegt, erhält der Ausgang der Gatter positives. Diese positiven i>oteittiale
ergeben auch an 12 und/oder 13 H - Potential, was sie flir ein B an Eingang A "durchlässig"
macht, das heißt cijti Ausgänge werden L; Gatter 11 dient hier als Lnverter.
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her 11, 15 und die beiden RC - Glieder gelangt der H- Impuls zu den
NAND - Gattern (NAND - Gates) 21 und 22 mit je 4 fingängen. 20 und 18 dienen als
"Sensorverstärker". I)as Gatter 17 ist mit seinem eingang A mit dem Ausgang der
bistabilen Sensorstufe (23, 251 verbinden und bekommt an seinem Ausgang nur L -
Potential, wenn an Ausgang 25, bzw. Eingang 31 Ii ist, das heißt, wenn der Triac
(das Relais) AIIF ausgeschaltet ist. Die NAND-Gatter 21 und 22 mit je 4 Eingängen
bilden die "Komparatoren", die die Singangspotentiale der Ausgangsgatter 31 und
32 miteinander vergleichen und gleichzeitiges Ansprechen der beiden Triacs (Relais
) verhindern: Eingang C des Gatters 21 kontrolliert den Ausgang der bistabilen Sensorstufe
24/30, ist selbst verantwortlich für die Stufe AUF und schaltet nur auf L, wenn
Eingang G EI- Potential besitzt, der ZU-Triac (wahlweise auch Relais also aus ist.
umgekehrt verhält es sich mit dem NAND - Catter 22: Auch hier ist Eingang U verantwortlich
für die ontrolle der Speicherstufe 23/25. ist Ausgang 25 H, sind der AUF- friac
und die diode 4 aus, kommt ein möglicher Impuls weiter zu 24 und Ausgang 32 wird
H; Diode 6 und Triac 2 (bzw. Relasi 2') sind ein - bzw. durchgeschaltet. itie 1,Automatik
- STOP" - Diode 2 wird durch die Gatterkombination 4/5 geschaltet: Eingang 5 wird
nur low (@), wenn beide
Gatter - 4 - Fingänge high (li) sind, also
sowohl "Automatik -AUF" wie auch "Automatik - ZU" ausgeschaltet sind. Ahnlich geschalter
sind Gatter 33 und 34 mit der "blanuell - STOP" -Diode 5; sobald entweder Ausgang
25 oder Ausgang 30 Low -Potential bekommen, schaltet NAND- Gatter 33 über 34 die
J)iode aus.
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Die STOP - Schaltung für die manuelle Betätigung ist für die Funktion
Attl" eine hombination aus den @atern 21, 26, 27 und fiir ZU aus den Gattern 22,
28, 29; die Arbeitsweise ist für beide Funktionen analog, daher hier die Tleschreibund:
für AUF: Ist die 1tollade "in der Mitte", also weder am unteren noch am oberen Anschlag,
ist sowohl an Eingang U des Gatters 21, als auch an den Eingängen A und B des @@@@ers
27 H-Potential was bedeutet, daß der Ausgang 21 @wenn nicht durch L an eingang C
verhindert) L - Potential annehmen kann und Ausgang 25 L wird. Wird nun der "Manuell-TOP11
- Sensor betätigt, wird Eingang 27B low, der Ausgang high usw. und Ausgang 31 L:
Der AUF - Triac ist ausgeschaltet. I)ie Eingänge 21D und 27A werden L, wenn die
Hollade oben ist, da dann ein Arbeitskontaktschalter (genau wie bei stop unten bei
Gatter 22/28) L - Signal gibt. Nun ist 278 high rind 27A low, was auch zu STOP führt.
Low - Potential an i;titter 21 uncl damit das Gatter selbst (analog Gatter 22) ist
notendig, daß von der AUF - Automatik oder dem AUl" -Sensor nicht doch wieder eine
"AUF - Tnformation" an Eingang 23 @elangen kann, was zur Zerstörung der ltollade
führte.
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So aber kann Ausgang 21 kein L - Potential annehmen.
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J)ie Steuerung des Rolladenmotors übernehmen -zwei Triacs, die über
Optokoppler mit der Elektronik gekoppelt sind. I)ie koppler t 1 und OK 2) sind in
einem lichtundurchlässigen Gehäuse untergebracht und werden von den Dioden 4' und
6' tiitcl den rot Fotowiderständen I,DR A und Ll)R Z gebildet. 1Zie Kopplerdioden
sind mit den FRontplattendioden 4 und 6 in Reihe geschaltet, was die Verlustleistung
pro Gatter nicht erhöht.
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Auf Diacs zur Triac - Gate - steuerung konnte wegen der ganzphasigen
Ansteuerung und dem definitivem Schaltverhalten der Dioden (entweder ein oder aus)
verichtet werden.
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Die LDRs sollten Widerstandswerte von 3 KOhm bei 25 Lux nicht
überschreiten.
Die Drosselspule (Dr a) in den Netzzuleitungen zu den Triacs (Wert ca. 40 uH) soll
etwaige HF - Störungen, verursacht durch das schalten der Triacs, unterdrücken.
I)ie RC - - Brücken über den Triacs sollen das Schaltverhalten verbessern, wobei
mit den werten = 100 Ohm und C= 10 pi (O,olk) die besten Eigenschaften erzielt wurden.
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I)ie Arbeitskontakt - Schalter für stop oben und stop unten sind bei
den meisten serienmäßig hergestellten und eingebauten Rollademnotoren vorhanden.
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I)er Helligkeitsfühler (Wert: ca. 3-4kOhm bei 50 Lux), totowiderstand
wird in dem Rolladenkasten untergebracht; die Zuleitungen zu den Sensoren müssen
wegen der Hochohmigkeit der Gatter - Eingänge (hohe Sensorsensibilität !) positiv
abgeschirmt sein.
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Parallel zu dem behalter "stop unten" liegt bei schwing-oder SChwenkfenstern,
wenn bei geöffnetem i"enster die Rante über die Rolladenschiene nach außen ragt,
ein REED - Magnet -Arl>eltskonttcktrelais, welches bei geöffnetem fenster L -l'otetitial
an Eingang 1), Gater 22, legt und somit das nchlie-Men der Itollade - manuell oder
automatisch - verhindert.
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Hei Sensortastenbeleuchtung werden alle 6 Leuchtdioden in eihe geschaltet
und direkt mit 0 und +12V verbunden.
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Der Anschluß der Verbindungen von den einzelnen Aggregaten (LDR, behalter
"stop oben" usw.) erfolgt über Steckverbindungen, der Anschluß des Netzes und des
Motors erfolgt mit Hilfe von Leiterplatten - Lüsterklemmen.
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Der Stromverbrauch der Elektronik (ohne Leuchtdioden) beträgt ca.
10 uA, nimmt während eines Automatikimpulses oder beim lleriihren einer Sensortaste
oder wenn der Schmitt - Trigger kurz vor dem Kippen steht auf 800 uA zu. l)er Stromverbrauch
bei angeschlossenen l)ioden hängt vom Leuchtdioden-Typ ab, liegt in der tiegel bei
15@ mA (max. 3 I)ioden gleichzeitig an> ohne Sensortastenbeleuchtung und mit
bei ca.
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250 mA.
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Es besteht auch die Möglichkeit die Motorsteuerung durch Triacs durch
Relais zu ersetzen(vgl. Zeichnung ,H): Die
Dioden 4' und 6' entfallen
(ebenso LDRs, RC-Glieder usw.), die ijioden 4 und 6 werden mit ihren vat(h)oden
direkt mit 0 (Masse, negatives Potential) verbunden. Die Widerstände R und R sind
mit den Ausgängen der Gatter 31 und 32 verbunden und steuern die beiden ltelais
- Schalttransistoren Tr 1 und Tr 2. Um die Steuerelektronik nicht durch die achaltimplllse
der Relais zu stören und eine relativ hohe Entkopplung zu erzielen, sind die ltelais
für 24 bis 31 V= ausgelegt und direkt mit dem Brückengleichrichter verbunden: der
Spannungsregler wirkt als Kntkopplungsglied. sollte eine der l)ioden 4 oder 6 ausfallen,
nimmt die Basis -t,mitterspannung des betreffenden Transistors nur unwesentlich
zu, es steigt lediglich der Basisstrom an; eine Zerstörung des Transistors tritt
nicht (sofort) ein, es sollte jedoch die Diode so schnell als möglich ausgewechselt
werden.
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Zum Schutz der Sensoreingänge und besonders auch der Eingänge der
Schalter "stop oben" und-"stop unten" wurden die jeweiligen Gattereingänge mit Siebkondensatoren
zur HF - Unterdrückung und Serienwiderständen (r s # 100 kOhm) zur Vermeidung von
Überspannungen versehen. Diese kC Kombination wurde in Zeichnung (2), der Symbolzeichnung,
aus Gründen der Ubersichtlichkeit fortgelassen und mit A bezeichnet.
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zum Schutz vor störeinwirkungen auf die Logik der Elektronik, clie
durch die Siebkondensatoren des Netzteiles nicht unterdrückt werden können, wird
eine HF - Netzentstördrossel (Drb) in den Sekundärstromkreis des Netztransformators
eingebaut.
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Legende zu Zeichnung: 4 Widerstände (alle 0,33w) Kondensatoren a)
Elektrolyt -R 1 20M CO 3300 MF, 30 V R 2 100k C6 4,7 JIF, 16 V R 3 100K C7 4,7 MF,
16 V R 4 20M b) Kunststoff - Folien -R 5 24K C1 120U p@, 160 V R 6 100K C2 0,1 MF,
160 V R 7 20M @@@@@@@@@ 11 8 20M C3 1200 pl, 160 V R 9 100K C 4 1200 pF, 160 V R10
IM C 5 1200 pF, 160 V R11 100K C 8 1200 pF, 160 V R12 20M C 9 1200 pF, 160 V R13
100K C 10 1200 pF, 160 V R14 24K C 11 0,33 MF, 160 V R15 100k C 12 12 pF, 500 V
(keram.) R16 20M C 13 12 pF, 500 V (keram.) 1t17 670k R18 670k R19 4,7k SPR = Integrierter
Festspannungs-R20 4,7k Regler 7812, mit 12 V stab.
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R21 100 Ausgangsspannung R22 100 LDR min. 2k bei Sensoren und Schalter,
Potentiometer 25 Lux, max.
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3,5K bei S 1 Automatik AUF 25 Lux S 2 Automatik STOP S 3 Automatik
ZU S 4 Manuell AUF Leuchtdioden 5 S 5 Manuell ZU S 6 Manuell STOP D 1 Automatik
AUF 5 7 Motorschalter stop oben" D 2 Automatik ZU S 8 Motorarbeitskontakt D 3 Automatik
STOP "stop unten" D 4 Manuell ZU D 5 Manuell STOP I)ie Arbeitskontaktschalter für
D 6 Manuell AUF "stop oben" und "stop unten" wurden in Zeichnung 2 als einfache
I) 4" OK- l)iode ZU Schalter dargestellt.
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D 6 OK - Diode AUF Die Relais sind 24 - 30 Volt - Typen Die Drosselspule
Drb ist nicht zu sehen; sie ist am Trafo.
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L e e r s e i t e