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Vorrichtung zum Steuern der Torbewegung von elektrisch be-
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triebenen Toren Zusatz zu P 28 24 510.5-23 Das Hauptpatent (Anmeld-ung
P 28 24 510.5-23) betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Torbewegung von elektrisch
betriebenen Toren, insbesondere Roll- und Gliedertoren, bei der a) ein über Schalter
einschaltbarer Motor direkt oder über Getriebe, Kupplungen und dergl. auf die lorantriebswelle
wirkt, b) die Stellung des Tors durch einen Widerstands-Stellungsgeber, der mit
den Torantriebsmitteln mechanisch gekoppelt ist, zu jedem Zeitpunkt exakt elektrisch
nachgebildet wird, und c) der Wert der elektrischen Nachbildung in für mindestens
je eine obere und untere Endstellung vorgesehenen Entscheidungsstufen mit je einem
einstellbaren Vorgabewert verglichen wird, woraufhin d) die Entscheidungsstufen
abhängig vom Vergleichsergeb nis Schaltmittel zum Einschalten oder Abschalten des
Motors betätigen.
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Je nachdem, ob das Tor geöffnet oder geschlossen werden soll, werden
hier Schaltmittel betätigt, die den Motor mit Spannung für zueinander entgegengesetzte
Drehrichtungen versorgen.
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Durch die elektrische Nachbildung der Torstellung und den ständigen
Vergleich ihres Momentanwerts mit einem die jeweilige Endstellung definierenden
elektrischen Vorgabewert ist im Betriebsfall sichergestellt, daß das Tor nicht über
die Endstellungen hinausfahren kann. Beim Einrichten ist es allerdings denkbar,
daß die Motorspannungen falsch angeschlossen werden, so daß sie das Tor in entgegengesetzter
Richtung bewegen, als es der Schaltmittelbetätigung entspricht. Da Aufwärtssteuerung
in diesem Fall das Tor nach unten bewegt, wird die obere Endstellung nicht wirksam,
und das Tor wird beliebig in der verkehrten Richtung angetrieben. Dabei können sowohl
das Tor als auch der Motor beträchtlichen Schaden nehmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit der im Hauptpatent
angegebenen Vorrichtung zu erhöhen und insbesondere durch Falschpolung des Motors
oder sonstige Fehler beim Einrichten hervorgerufene Schäden zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je zwei Entscheidungsstufen
für zwei obere und zwei untere Endstellungen vorgesehen sind, deren elektrische
Vorgabewerte sich voneinander unterscheiden, und die Ausgänge je einer Entscheidungsstufe
für die obere Endstellung und je einer Entscheidungsstufe für die untere Endstellung
über eine für die Signale zum Betätigen der Sclnaltmittel zum
Einschalten
des Motors eine UND-Verknüpfung bewirkende logische Schaltung miteinander verkoppelt
sind.
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Besonders wirtschaftlich läßt sich diese Vorrichtung dadurch aufbauen,
daß als Entscheidungsstufen je ein Spannungskompara tor mit zwei zueinander inversen
Eingängen und einem Ausgang eingesetzt ist, dem an einem Eingang, für die oberen
und unteren Endstellungen jeweils entgegengesetzt, die am Widerstands-Stellungsgeber
abgegriffene Spannung zugeführt ist, während der andere Eingang an die den jeweiligen
elektrischen Vorgabewert bildende2, durch Spannungsteiler gewonnene Referenzspannung
geführt ist.
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Für die UND-Verknüpfung der Ausgangssignale je zweier Entscheidungsstufen
gibt es nach dm Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten. Eine vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die eine UND-Verknüpfung bewirkenden
logischen Schaltungen je aus einem Transistor bestehen, dessen Basis die beiden
jeweils zu verknüpfenden Signale über je einen Widerstand und je eine Diode zugeführt
werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der Sicherheit,
mit der die Torbewegung an definierten Stellen unterbrochen wird, auch wenn Installationsfehler
und Bedienungsfehler vorliegen. Wird nämlich die eigentliche untere Endstellung
unterschritten oder die eigentliche obere Endstellung überschritten, schaltet die
jeweils zweite Entscheidungsstufe auch die in umgekehrter Richtung wirkenden Motorsignale
ab. Die dadurch gewonnene
absolute Sicherheit wird durch geringen
Aufwand erzielt, der in keinem Verhältnis zu den Schäden steht, die bei unkontrollierter
Bewegung so schwerer Massen, wie Tore sie im allgemeinen darstellen, entstehen können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt die elektrische Schaltung des Hauptpatents, ergänzt um
zwei weitere Entscheidungsstufen E 3 und E 4, deren Ausgänge mit den im Hauptpatent
angegebenen Entschei dungsstufen E 1 und E 2 kreuzweise über je eine UND-Schal tung
gekoppelt sind. Die erste UND-Schaltung, die die Signale der Entscheidungsstufen
E 1 und E 4 miteinander verknüpft, besteht aus Widerstand R8, Diode D 4 und Transistor
T 1, die zweite UND-Schaltung, die die Signale von E 2 und E 3 miteinander verknüpft,
aus Widerstand R9, Diode D 3 und Transistor T 2. Im Emitterkreis von T1 ist das
Relais H angeordnet, im Emitterkreis von T2 das Relais T. Die Kollektoren beider
Transistoren liegen an 0.
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Im Hauptpatent ist beschrieben, daß das Relais H über seinen Kontakt
h das A-Relais für Aufwärtsbewegung des Tors einschaltet, sofern das Schaltaggregat
lOa gedrückt und das Schaltaggregat lOb (Halt") nicht gedrückt ist. Entsprechend
schaltet das Relais T über seinen Kontakt t das B-Relais für Abwärtsbewegung ein,
wenn das Schaltaggregat lOc gedrückt und das Schaltaggregat lOb in Ruhestellung
ist. über die Kontakte aM und bM wird der Antriebsmotor jeweils in Vorwärts- oder
Rückwärtsrichtung angetrieben, weitere Kontakte al, a2 und bl, b2 stellen
sicher,
daß immer nur jeweils eines der Relais A und B erregt werden kann.
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Die Relais H und T sind einseitig an die aus der Motorantriebsspannung
über D1, D2, R3, Z und C abgeleitete Betriebsspannung U angeschlossen. Um das Relais
H zum Anzug zu bringen, muß der Transistor T1 durchschalten, was nur dann möglich
ist, wenn die Entscheidungsstufen El und E4 beide die Spannung 0 abgeben. Ebenso
wird das Relais T über den Transistor T2 nur dann erregt, wenn die Entscheidungsstufen
E2 und E3 0-Spannung liefern. Eine positive Spannung an einem der Ausgänge sperrt
den nachgeschalteten Transistor.
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Die Entscheidungsstufe El ist, wie im Hauptpatent beschrieben, der
oberen Endstellung des Tors, dessen Stellung durch ein Wendelpotentiometer 6 elektrisch
nachgebildet ist, zugeordnet. In welcher Torlage (Spannun-g am Abgriff 7 des Wendelpotentiometers
6) die Endstellung erreicht ist, wird durch einen Spannungsteiler R2,11b festgelegt.
Die Entscheidungsstufe E2 gilt für die untere Endstellung, deren entsprechender
elektrischer Wert mit einem Spannungsteiler Rl,lla eingestellt wird.
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Die Entscheidungsstufe E3 ist mit ihrem invertierenden Eingang - direkt
an den invertierenden Eingang von El angeschlossen. Ihr nichtinvertierender Eingang.+
ist über einen Spannungsteiler R4,R5 mit dem nichtinvertierenden Eingang von El
verbunden. In ähnlicher Weise sind die Eingänge der Entscheidungsstufe E4 mit denen
der Entscheidungsstufe E2 verbunden, und zwar der in-vertierende
Eingang
- direkt und der nichtinvertierende Eingang + über einen Spannungsteiler R6,R7.
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Als Entscheidungsstufen El bis E4 sind Spannungskomparatoren bekannter
Bauart eingesetzt. Sie liefern am Ausgang so lange die Spannung 0, als die Spannung
am invertierenden Eingang - höher als die am nichtinvertierenden Eingang + ist;
übersteigt die Spannung am +-Eingang die des --Eingangs, gibt der Komparator die
Spannung +U ab. Der --Eingang von El liegt am Spannungsteiler R2,11b, der +-Eingang
am Potentiometerabgriff 7.
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Folglich wird am Ausgang von El nur solange Spannung 0 abgegeben,
wie die Spannung am Potentiometerabgriff kleiner als der durch den Spannungsteiler
eingestellte Vorgabewert ist.
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Die Entscheidungsstufe E3 liefert so lange Spannung 0, wie die Spannung
am Potentiometerabgriff 7, multipliziert mit dem Spannungsteilerverhältnis R4/(R4+R5),
unter dem durch R2 und llb festgelegten Vorgabewert liegt.
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Da das Spannungsteilerverhältnis kleiner als 1 ist, gibt E3 erst bei
einer höheren Spannung am Abgriff 7 die Ausgangsspannung +U ab. Bei einem Vorgabewert
von 8 V und einem Spannungsteilerverhältnis von 0,9 geschieht beispielsweise der
Übergang von Ausgangsspannung 0 zu Ausgangsspannung +U bei der Entscheidungsstufe
El bei einer Spannung am Abgriff 7 von 8 V und bei der Entschei dungsstufe E3 bei
einer Spannung am Abgriff 7 von 8,89 V (8 V/0,9).
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Bei den Entscheidungsstufen E2 und E4 liegen die Verhältnisse umgekehrt,
da hier der +-Eingang an den Spannungsteiler Rl,lla und der --Eingang an den Potentiometerabgriff
7 angeschlossen ist. Infolgedessen gibt E2 die Ausgangsspannung 0 ab, wenn und solange
die Spannung an 7 höher als der Vorgabewert ist. Die Entscheidungsstufe E4 gibt
so lange die Spannung 0 ab, wie die Spannung am Abgriff 7 über dem durch R1 und
lla definierten Vorgabewert, multipliziert mit dem Spannungsteilerverhältnis R6/(R6+R7),
liegt. Bei einem Vorgabewert von z.B. 2 V und einem Spannungsteilerverhältnis von
0,9 erfolgt der Übergang von Spannung 0 zu Spannung +U für E2 bei 2 V am Abgriff
7 und für E4 bei 1,8 V (2 VxU,9) am Abgriff -7.
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Solcherart bewirken die Entscheidungsstufen E3 und E4 eine Sicherheitsabschaltung
jenseits der eigentlichen Endstellungen.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: In dem Bereich zwischen den durch
die Spannungsteiler Rl,lla und R2,11b definierten Endstellungen liefern alle vier
Entscheidungsstufen El bis E4 das Ausgangssignal 0. Die Dioden D3 und D4 sperren,
und die Transistoren T1. und T2 sind leite-nd, da beide über ihre Widerstände R8
bzw. R9 Basisstrom beziehen. Folglich ziehen sowohl das Relais H als auch das Relais
T an. Ist das Schaltaggregat 10a für 'tAufwärtstt gedrückt, spricht über h und b2
das A-Relais an und legt über Kontakte aM den Motor in Vorwärt-srichtung an Spannung.
Bei richtigem Anschluß der Spannungen bewegt
der Motor das Tor
nun aufwärts, und der Abgriff 7 des Wendelpotentiometers wird entsprechend nach
oben verstellt. Bei der oberen Endstellung gibt El die Spannung +U ab, wodurch der
Transistor Tl gesperrt wird und das Relais H abfällt. Der h-Kontakt trennt den Stromkreis
für das A-Relais auf. Damit wird der Motor wieder stillgesetzt. Wird das Schaltaggregat
10c für "Abwärtst gedrückt, kommt über den Kontakt t des in dieser Lage angezogenen
Relais T sowie über a2 das B-Relais und versorgt den Motor über b M in Rückwärtsrichtung
mit Spannung. Der Motor bewegt bei richtigem Anschluß der Spannungen das Tor und
mit ihm den Abgriff 7 des Potentiometers 6 abwärts. Sobald die obere Endstellung
verlassen wird, spricht zusätzlich zum T-Relais das H-Relais an, was aber, da b2
geöffnet und das Schaltaggregat lOa nicht gedrückt ist, ohne Wirkung auf die Motorsteuerung
bleibt.
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Sobald die untere Endstellung erreicht ist, wird Transistor T2 von
E2 her gesperrt und wirft das T-Relais ab.
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Damit fällt auch das B-Relais ab, und der Motor erhält keine Spannung
mehr.
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In diesem Normalbetrieb bleiben die Entscheidungsstufen E3 und E4
ohne Wirkung, da sie im Bereich zwischen den beiden Endstellungen ständig die Spannung
0 abgeben und die Endstellungen weder nach oben noch nach unten überfahren werden.
Sind dagegen die Spannungen U,V,W verkehrt herum angeschlossen, so sind zunächst
im Bereich zwischen beiden Endstellungen wieder die Relais H und T angezogen.
Bei
Drücken des Schaltaggregats 10a wird über h das A-Relais gebracht. Der Motor bewegt
das Tor aber nun abwärts. Dabei fällt zwar bei Passieren der unteren Endstellung
das T-Relais ab, was aber keine Wirkung hate da das A-Relais über den h-Kontakt
erregt bleibt.
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Bei weiterer Abwärtsbewegung unterschreitet aber die spannung am Aboriff
7 schließlich den um den Spannungsteiler faktor von R6 und R7 reduzierten Vorgabewert
für die untere Endstellung. Die Entscheidunosstufe E4 gibt daraufhin die Ausgangsspannung
+U ab und sperrt damit üher die niode D4 den Transistor T1. Damit wird das H-Relais
stromlos, öffnet seinen Kontakt h, und das A-Relais fällt ab. Entsprechendes gilt,
wenn das Schalt~ aggregat 10c betätigt ist, das B-Relais sngezoqen ist, der Motor
nber infolae falsch gepolter Spannungen das Tor aufwärts bewegt. Bei einer Spannung.
die um einen durch den Spannungsteiler R4, R5 definierten Faktor über der nberen
Fndstellung, bei deren Passieren das H-Relais abfällt, liegt, liefert die Entscheidungsstufe
E3 die Ausgangsspannung +U, die über die diode D3 den Transistor T2 sperrt und somit
das T-Relais abwirft. Der t-Kontakt trennt den Stromkreis für das B-Relais auf und
setzt den Motor still.
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sowohl in der unteren Rls such in der oberen Fndstellungs-Überschreitungslane
kann der Motor nicht mehr durch Betätigen eines der Schaltaggregate lOa bis 10c
eingeschalt.et tilerden, da beide Relais H und T abgefallen sind.
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Nach Fehlerbeseitigung muß das Tor vielmehr von Hand so weit bewegt
werden, daß die Entscheidungsstufen E3 und E4 wieder die Spannung 0 abgeben, woraufhin
mindestens eines der Relais H und T anzieht. Dann läßt sich das Tor wieder über
die Schaltaggregate 10a und 10c steuern.
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Damit für die Handbetätigung nur ein kurzer Weg zurückzulegen ist,
sind die Spannungsteiler R4, R5 und R6, R7 so ausgelegt, daß die Vorgabewerte für
E3 und E4 nur geringfügig, ca. 5m, über bzw. unter denen. von El und E2 liegen.
In Fig. 1 sind diese Spannungsteiler gegen 0 angeschlossen. Man kann sie auch gegen
+U anschließen, muß sie dann aber dem invertierenden Eingang zuordnen.
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Sichergestellt muß lediglich sein, daß die Vorgabewerte der Entscheidungsstufen,
die eine rein sperrende Wirkung ausüben, hier E3 und E4, jenseits der im Normalbetrieb
erreichten Werte liegen.