DE2926938C2

DE2926938C2 -

Info

Publication number: DE2926938C2
Application number: DE2926938A
Authority: DE
Inventors: Horst 7123 Sachsenheim De Goertler; Friedrich 7130 Muehlacker De Hetzel; Uwe 7100 Heilbronn De Knobloch; Hans 7130 Muehlacker De Mueller; Hans Prohaska; Horst 7120 Bietigheim-Bissingen De Rachner; Wolfgang 7141 Freiberg De Spieth
Original assignee: SWF Auto Electric GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1979-07-04
Filing date: 1979-07-04
Publication date: 1990-01-18
Also published as: DE2926938A1; FR2461388A1; JPS5620289A; IT8023195A0; GB2053513B; US4347465A; FR2461388B1; GB2053513A; JPH0227510B2; IT1194669B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines beweglichen Elementes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 27 56 972 A 1 bekannt. Bei dieser bekannten Ausführung wird als kraftabhängige Größe der Motorstrom ausgewertet, wobei bei einem sehr schnellen Stromanstieg ein Schaltsignal einem nachgeschalteten Schwellenwertschalter zugeleitet wird, über den ein Schaltelement angesteuert wird, das den Elektromotor abschaltet oder auf Rückwärtslauf umschaltet. Auf diese Weise kann bei Fensterschließanlagen an Kraftfahrzeugen sichergestellt werden, daß der Motor aus Sicherheitsgründen sofort abgeschaltet wird, wenn die Scheibe auf ein Hindernis trifft. Dabei hat eine solche Ausführung mit einer dynamischen Stromüberwachung schon gewisse Vorteile im Vergleich zu ebenfalls bekannten Schaltungen mit einer rein statischen Stromauswertung, weil der Motor bei einem raschen Stromanstieg auch im Bereich kleiner Stromwerte abschaltet. Andererseits muß aber bei dieser bekannten Schaltung auch damit gerechnet werden, daß ein Abschalten auftritt, wenn dies gar nicht gewünscht wird. Ein solcher Fall kann eintreten, wenn die Hubbewegung des Fensters durch Staub oder Sand in der Fensterführung kurzzeitig stark abgebremst wird.

Die DE 27 27 518 A 1 beschreibt ein ähnliches Konzept, wobei allerdings anstelle eines Stromfühlers ein piezoelektrischer Kraftfühler eingesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Messung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art noch weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß eine plötzliche Schwergängigkeit des beweglichen Elementes ebenso wie das Auflaufen auf ein Hindernis einen verhältnismäßig starken Kraftzuwachs pro Zeiteinheit zur Folge hat. Nach der Auswertung dieses Kriteriums muß daher noch unterschieden werden, ob dieser plötzliche Kraftanstieg durch das Auflaufen auf ein Hindernis oder durch eine plötzliche Schwergängigkeit entstanden ist. Diese Unterscheidung wird nun gemäß der Erfindung dadurch getroffen, daß der Meßwert der kraftabhängigen Größe laufend einem weiteren Schwellenwertschalter zugeführt ist, der ebenfalls ein Schaltsignal abgibt, sobald eine bestimmte statische Kraft überschritten wird. Dieser Unterscheidung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß bei einer Schwergängigkeit die auf das bewegliche Element einwirkende Kraft zwar sehr schnell zunehmen kann, nach kurzer Zeit aber diese Zunahme wieder abflacht. Trifft dagegen das bewegliche Element auf ein Hindernis auf, steigt die Kraft rasch weiter an bis auf einen Wert, der maximal von dem Motor abgegeben werden kann. Stellt man also nach dem schnellen Kraftzuwachs fest, daß die Kraft danach wieder etwa konstant bleibt oder nur geringfügig ansteigt, kann man davon ausgehen, daß es sich nur um eine kurzzeitige Störung gehandelt hat, das bewegliche Element aber nicht auf ein Hindernis aufgelaufen ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführung für einen Motor,

Fig. 2 ein Diagramm, in dem über der Zeit die kraftabhängige Größe aufgetragen ist,

Fig. 3 ein Schaltbild der Schaltungsanordnung, die die kraftabhängige Größe auswertet,

Fig. 4 ein Schaltbild der Logik, über die die Schaltsignale der Schaltstufe ausgewertet werden,

Fig. 5 und 6 Prinzipschaltbilder von weiteren Ausführungsformen der Schaltstufe zur Überwachung kraftabhängiger Größen.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Permanentmagnet-Motor bezeichnet, der aus einer nicht näher dargestellten Spannungsquelle mit dem Pluspol 11 und dem Minuspol 12 gespeist wird. Mittels zweier Relais 13 und 14 wird ein Wechselschalter derart realisiert, daß der Motor 10 bei Betätigung des Relais 13 in der einen Drehrichtung, bei Betätigung des Relais 14 aber in der anderen Drehrichtung angetrieben wird. Solange beide Relais entregt sind, ist der Motor 10 kurzgeschlossen. Vom Motor 10 wird ein Positionsschalter 15 betätigt, der dann geschlossen wird, wenn beispielsweise bei einer Fensterschließanlage für Kraftfahrzeuge die Scheibe bis auf einen geringen Abstand an den oberen Fensterrahmen herangeführt ist, wobei dieser Abstand so gewählt ist, daß das Einklemmen eines Gegenstandes, beispielsweise eines Fingers, nicht mehr befürchtet werden muß.

Der Betriebsstrom des Motors 10 fließt in beiden Drehrichtungen über einen niederohmigen Widerstand 16, an dem eine Spannung abgegriffen wird. Da der Motorstrom von dem vom Motor 10 aufge brachten Moment und damit auch von der auf das bewegliche Element einwirkenden Kraft abhängt, kann man diese am Wider stand 16 abgegriffene Spannung als kraftabhängige Größe an sehen. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese Art der Gewinnung der kraftabhängigen Größe beschränkt, vielmehr kann auch die Drehzahl des Motors 10 gewertet oder ein mechanisch- elektrischer Wandler eingesetzt werden.

Das an diesem Widerstand 16 abgegriffene Signal wird dem Eingang 17 einer in Fig. 1 insgesamt mit 18 bezeichneten Schaltstufe zugeführt, die in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist. Die Schaltstufe 18 liefert an den beiden Ausgängen 19 und 20 Schaltsignale für die insgesamt mit 21 bezeichnete Schalt logik. Umgekehrt liefert die Schaltlogik 21 am Ausgang 22 ein Steuersignal für die Schaltstufe 18.

Mit 23 ist ein Betriebsschalter bezeichnet, der aus der ge zeichneten Neutralstellung wahlweise in eine von zwei Schalt stellungen verstellt werden kann, in der der Motor 10 in der einen oder anderen Drehrichtung angesteuert wird.

Anhand von Fig. 2 werden nun zunächst wesentliche Kennwerte der kraftabhängigen Größe, im vorliegenden Fall also des Motorstromes näher erläutert. Aus dem Zeitdiagramm soll deut lich werden, daß zunächst beim Einschalten des Motors 10 der Strom auf einen Einschaltwert I _E ansteigt. Innerhalb der Einschaltzeit T _E fällt dann der Motorstrom wieder auf einen normalen Wert ab. Gestrichelt ist in Fig. 2 angedeutet, daß beim Umschalten der Drehrichtung des Motors 10 kurzzeitig ein sehr viel größerer Strom I _U fließt, der innerhalb der Um schaltzeit T _U auf den normalen Wert abfällt. Da es sich hierbei um normale Vorgänge handelt, darf ein solcher Strom anstieg kein Abschalten oder Umschalten des Motors 10 zur Folge haben. Es wurde deshalb eine Ausblendzeit T _A definiert, die größer ist als T _E bzw. T _U, wobei innerhalb dieser Aus blendzeit der Motorstrom nicht ausgewertet oder das ausge wertete Signal abgeblockt wird.

In Fig. 2 sind noch der Blockierstrom I _B sowie ein Stromwert I _S eingezeichnet, der normalerweise nicht überschritten werden soll.

Für die vorliegende Erfindung besonders wesentlich ist die gestrichelt eingezeichnete Linie a. Diese Linie markiert die Stromsteilheit, die bei ungestörtem Betrieb nicht überschritten werden soll. Folglich wird also eine Stromkurve entsprechend der Linie b solange kein Schaltsignal zum Ab schalten bzw. Umschalten des Motors 1 D auslösen, bis der Schwellen wertstrom I _S überschritten wird. Dagegen ist die Steigung der Stromkurve c größer als die der Linie a. Hier liegt also eine Störung vor, wobei jedoch aus der Steigung allein nicht erkannt werden kann, ob es sich dabei um eine kurzzeitige Schwergängigkeit oder um das Einklemmen beispielsweise eines Fingers handelt. Dabei wird der Kraftzuwachs auf die Weise gemessen, daß innerhalb einer bestimmten Zeitspanne dt die Stromzunahme di ermittelt und mit einem Scnwellenwert verglichen wird. Bei Überschreiten des Schwellenwertes wird bei einer Ausführungsform der Erfindung der Wert I₁ gespeichert und mit dem momentanen Strom verglichen. Handelt es sich bei dem Störungsfall um ein Auflaufen der Scheibe auf ein Hindernis, steigt der Motorstrom weiter an und erreicht schließlich den Wert I₂. Die Differenz I₂ minus I₁ übersteigt dabei einen bestimmten voreingegebenen Schwellenwert, worauf ein Schaltsignal zum Abschalten bzw. Umschalten des Motors 17 ausgelöst wird. Die besagte Differenz kennzeichnet also die Kraftzunahme, die im Störungsfall beispielsweise auf einen Finger einwirkt. Dieser Wert muß aus Sicherheitsgründen begrenzt werden. Wesentlich ist dabei, daß dieser Wert völlig unabhängig von dem zuvor gemessenen Wert des Betriebsstromes ist, so daß Stromänderungen beispielsweise aufgrund sich ändernder Reibung in der Führung der Scheibe keinerlei Einfluß auf die Abschaltschwelle haben.

Anhand von Fig. 3 wird im folgenden die Schaltstufe 18, die den Motorstrom auswertet, im einzelnen erläutert. Der Schalt stufe 18 wird die Spannung am Meßwidetstand 16 über den Ein gang 17 zugeführt, dem ein insgesamt mit 30 bezeichneter Inverter zur Signalanpassung nachgeschaltet ist. Die genaue Beschaltung dieses Inverters 30 wie auch der anderen mit Operationsverstärkern hergestellten Bausteine ist bekannt und wird daher im einzelnen nicht erläutert. Am Schaltungspunkt 31 ist nun ein Signal abgreifbar, das dem Motorstrom folgt. Dieses Signal wird laufend dem einen Eingang 32 eines Regelverstärkers 33 zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Regelverstärkers 33 wird über einen Schalter 34 auf einen Integrator 35 aufgeschaltet, dessen Ausgangssignal dem anderen Eingang 36 des Regelverstärkers 33 zugeführt ist. Solange der Schalter 34 geschlossen ist, wird der Kondensator 37 des Integrators 35 solange aufgeladen, bis das Ausgangssignal dieses Integrators 35 dem Signal am Schaltungspunkt 31 entspricht. Wird der Schalter 34 geöffnet, wird der Regelkreis unterbrochen und die Kondensatorladung bleibt im wesentlichen konstant. Durch diese Bausteine wird also ein Speicher realisiert, der den beim Öffnen des Schalters 34 gegebenen Wert des Motorstromes speichert.

Das Ausgangssignal dieses Integrators 35 wird unter anderem über einen Abgleichwiderstand 38 einem Differenzbildner 39 zugeführt, der auch mit dem Schaltungspunkt 31 verbunden ist. Dieser Differenzbildner 39 vergleicht den momentanen Stromwert mit dem zuvor gespeicherten Stromwert und steuert einen ins gesamt mit 40 bezeichneten Schwellenwertschalter an. Die Schwelle dieses Schalters 40 wird mit dem Trimmer 41 einge stellt. Sobald das Ausgangssignal des Differenzbildners 39 die eingestellte Schwelle überschreitet, ändert sich das Potential am Ausgang des Schwellenwetschalters 40 schlagartig nahezu auf die positive Spannung.

Der Schalter 34 wird von einem Taktgenerator 42 in der Weise angesteuert, daß er zu Beginn eines Meßzeitintervalles jeweils kurzzeitig geschlossen wird im übrigen aber geöffnet ist. Zu Beginn eines jeden Meßzeitintervalles, das der Zeit dt in Fig. 2 entspticht, wird also der momentane Stromwert gespeichert. Übersteigt nun im Laufe der Meßzeit die Stromdifferenz die durch den Schwellenwertschalter 40 vorgegebene Schwelle, ist die Stromsteilkeit größer als zugelassen. Mit dem bis jetzt beschriebenen Teil der Schaltstufe 18 wird also die Änderung der kraftabhängigen Größe pro Zeiteinheit ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen. Bei Überschreiten des Schwellen wertes ist am Ausgang des Schwellenwertschalters 40 ein Steuer signal meßbar. Dieses Steuersignal wird unter bestimmten Bedingungen, auf die später im einzelnen noch eingegangen wird, einem weiteten Schalter 43 zugeführt, der dadurch ge öffnet wird.

Durch Vergleich sieht man in Fig. 3, daß mit dem Regelver stärker 44, dem Schalter 43 und dem Integrator 45 ein weiterer Speicher gebildet ist, wobei dieser Speicher den Stromwert festhält, der dann gegeben ist, wenn der Schalter 43 geöffnet wird. Wenn der Schalter 43 durch ein Steuersignal geöffnet wird, wird also der Speicher praktisch verriegelt. Da dies der Fall ist, wenn ein zu hoher Stromanstieg festgestellt ist, wird also in dem Integrator 45 ein Wert gespeichert, der dem in Fig. 2 angegebenen Stromwert I _l entspricht. Dieser gespeicherte Wert wird in dem Differenzbildner 46 mit dem momentanen Stromwert am Schaltungspunkt 31 verglichen und einer weiteren Schwellwertstufe 47 zugeführt. Der Schwellenwert wird durch den Trimmer 48 eingestellt. Der Ausgang dieser Schwellenwertstufe 47 ist identisch mit dem Ausgang 20 der Schaltstufe. An diesem Ausgang 20 ist ein erstes Schaltsignal meßbar, das eine Ab- oder Umschaltung des Elektromotors 10 veranlaßt.

Das Steuersignal wird dem Schalter 43 über ein NAND-Gatter 50 zugeführt, das von einem Monoflop 51 beaufschlagt wird. Dieses Monoflop 51 ist Bestandteil der Schaltlogik 21, jedoch zum besseren Verständnis auch in Fig. 3 eingetragen. Es wird jeweils bei Betätigung des Betriebsschalters 23 sowie beim Umschalten der Drehrichtung des Motors 10 getriggert und erzeugt für die in Fig. 2 erwähnte Ausblendzeit T _A einen Impuls durch den der Schalter 43 geschlossen wird. Während dieser Ausblendzeit entspricht also die Spannung am Ausgang des Integrators 45 der Spannung am Schaltungspunkt 31, so daß die Schwellwertstufe 47 nicht anspricht. Während dieser Ausblend zeit T _A wird also die Auslösung eines Schaltsignales am Ausgang 20 verhindert. Das NAND-Gatter 50 ist an den Ausgang eines Speichers 52 angeschlossen. Wenn dieser Speicher 52 außerhalb der Ausblendzeit T _A gesetzt wird, wird der Schalter 43 geöffnet. Der Speicher 52 wird gesetzt, sobald der Schwellenwertschalter 40 anspricht. Er wird über das NAND-Gatter 53 und die Inverter 54 bzw. 55 zurückgesetzt, sobald am Ausgang des Schwellenwert schaltetrs 40 das Potential wieder zurückspringt, sobald also die Steigung des Motorstroms wieder unter die in Fig. 2 ge zeichnete Schwelle abfällt. Da dies periodisch immer dann der Fall ist, wenn der Schalter 34 geschlossen und damit der Integrator 35 nachgeladen wird, muß man dafür sorgen, daß während dieser Zeit das Rücksetzsignal abgeblockt wird. Dies wird erreicht, indem man zum einen das Signal des Takt generators 42 auf einen Eingang des NAND-Gatters 53 auf schaltet und zum anderen ein weiteres Signal eines Monoflops 56 an einen Eingang dieses NAND-Gatters 53 anlegt, wobei dieses Monoflop 56 von der ansteigenden Flanke des Takt generators 42 getriggert wird. Die instabile Phase dieses Monoflops ist kürzer als die Pulszeit des Taktgenerators 42, so daß jeweils kurz vor dem Zeitpunkt, an dem der Schalter 34 geschlossen wird, die beiden zuletzt erwähnten Eingänge des NAND-Gatters 53 auf hohem Potential liegen. Das bedeutet, daß nur in diesem Zeitpunkt vor Beginn des nächsten Meßzyklus das Signal am Ausgang des Schwellwertschalters 40 auf den Rücksetz eingang des Speichers 52 weitergeschaltet wird.

Die Schaltstufe 18 weist einen weiteren Schwellenwertschalter 57 auf, dessen Schwelle mit dem Trimmer 58 eingestellt wird. Die Schwelle entspricht dabei dem in Fig. 2 eingezeichneten Strom wert I _S. Am Ausgang 19 dieser Schwellenwertstufe 57 ist also immer dann ein Signal meßbar, wenn der momentane Stromwert über diese Schwelle ansteigt. Das Schaltsignal am Ausgang 19 kann also als statisches Schaltsignal bezeichnet werden, während das Schaltsignal am Ausgang 20 aufgrund einer dynamischen Stromauswertung gewonnen wird. Letzteres kann ja nur auftreten, wenn zuvor ein zu steiler Stromanstieg, der eine zu starke Kraftzunahme pro Zeiteinheit entspricht, erkannt wurde.

Die Auswirkungen dieser Schaltsignale werden im folgendem anhand von Fig. 4 näher erläutert. Im Ruhezustand sind die Speicher 60, 61 und 62 zurückgesetzt. Der Ausgang des Mono flops 51 liegt auf hohem Potential, ebenso der Ausgang eines weiteren Zeitgliedes 63. Die den Motor 10 schaltenden Schalt elemente, nämlich die Relais 13 und 14 sind entregt. Der Motor 10 ist kurzgeschlossen. Wird nun der Betriebsschalter 23 in Fig. 4 nach links verstellt, wird über das NAND-Gatter 65 der invertierende Verstärker 66 angesteuert und damit das Relais 13 erregt. Der Motor 10 dreht sich in einer Drehrichtung, die das Fenster schließt. Tritt keine Störung ein und wird der Schalter 23 wieder in die Neutralstellung zurückgestellt, wird der Motor 10 sofort kurzgeschlossen, weil das Relais 13 wieder abfällt. Wird der Betriebsschalter 23 in die andere Schalt stellung umgestellt, wird über das NOR-Gatter 67, den Inverter 68, das NAND-Gatter 69, der invertierende Verstärker 70 ange steuert und damit das Relais 14 für Abwärtsbetrieb erregt.

Bei Betätigung des Betriebsschalters 23 wird das Monoflop 51 getriggert und zwar über das Oder-Gatter 72 und entweder über das monostabile Zeitglied 71 oder über das NOR-Gatter 67 und den Inverter 68. Mit dem Triggern des Monoflops 51 werden die beiden Tore 73 und 74 gesperrt. Das dynamische Schaltsignal am Ausgang 20 der Schaltstufe 18 wird auf diese Weise abgeblockt. Auch das statische Schaltsignal am Ausgang 19 der Schaltstufe 18 wird über das Tor 74 gesperrt. Die Ausgänge der beiden Tore 73 und 74 sind auf ein ODER-Gatter 75 aufgeschaltet, dessen Ausgangssignal einem Tor 76 zugeführt wird, das nur dann geöffnet ist, wenn der Betriebsschalter 23 in die Schalt stellung für Aufwärtsrichtung umgestellt ist. Daraus geht also hervor, daß die Schaltsignale insoweit nur im Aufwärtsbetrieb ausgewertet werden.

Im folgenden wird nun angenommen, daß der Aufwärtsbetrieb eingeschaltet ist und das Fenster ohne Störung geschlossen werden soll. Dabei wird kurz vor dem Einlaufen der Scheibe in den oberen Türrahmen der Positionsschalter 15 geschlossen, was zunächst zur Folge hat, daß das Tor 73 gesperrt wird. Das dynamische Schaltsignal kann nicht mehr ausgewertet werden. Beim Einlaufen der Scheibe in den Rahmen steigt jedoch der statische Strom derart an, daß der Stromwert I _S überschritten wird. Über das Tor 74, das ODER-Gatter 75 und das Tor 76 wird damit der Speicher 60 gesetzt. Das Ausgangs signal dieses Speichers 60 hat jedoch zunächst noch keine Auswirkungen. Es muß nämlich berücksichtigt werden, daß mit der Auslösung des statischen Schaltsignales zugleich auch das monostabile Zeitglied 63 getriggert wird, dessen Ausgang für eine Zeit von z. B. 300 msec auf Massepotential springt. Da auch der andere Eingang des ODER-Gatters 77 wegen des ge schlossenen Positionsschalters 15 auf Masse liegt, liegt an einem Eingang des dem Speicher 60 nachgeschalteten NAND-Gatters 78 Massepotential, so daß die Änderung des Schaltzustandes des Speichers 60 von diesem NAND-Gatter 78 nicht weiter verarbeitet wird. Läuft aber die instabile Phase des Zeitgliedes 63 ab, schaltet das NAND-Gatter 68 um, beein flußt damit das NAND-Gatter 65 und schaltet über den inver tierenden Verstärker 66 das Relais 13 ab. Der Motor 10 wird stillgesetzt.

Wesentlich ist hierbei, daß durch das Zeitglied 63 das statische Schaltsignal verzögert ausgewertet wird, wodurch sichergestellt werden soll, daß die vom Motor 10 angetriebene Scheibe mit Sicherheit vollständig in den Rahmen einläuft. Dabei wird in Kauf genommen, daß gegebenfalls für diese Zeit spanne des Zeitgliedes 63 ein erhöhter Motorstrom fließt, der im normalen Betrieb eigentlich nicht zugelassen ist. Diese Tatsache ist aber sicherheitstechnisch nicht bedenklich, weil zuvor durch den Positionsschalter 15 erkannt wurde, daß ein Einklemmen eines Gegenstandes nicht mehr zu befürchten ist.

Im folgenden wird nun davon ausgegangen, daß der Betriebs schalter 23 auf Abwärtsbetrieb umgestellt ist und das Relais 14 erregt ist. In diesem Fall ist die Auswertung des dynamischen Schaltsignales am Ausgang 20 blockiert, weil das Tor 76 gesperrt ist. Dagegen wird das statische Schaltsignal ausgewertet. Im Abwärtsbetrieb ist über das NOR-Gatter 67 und den Inverter 68 der eine Eingang eines UND-Gatters 79 auf hohes Potential geschaltet. Der zweite mit dem Tor 74 verbun dene Eingang führt ebenfalls hohes Potential, sobald das statische Schaltsignal am Ausgang 19 der Schaltstufe 18 an steht. Zugleich wird aber wiederum das monostabile Zeitglied 63 getriggert, so daß erst nach Ablauf der Verzögerungszeit dieses Zeitgliedes 63 auch der dritte Eingang dieses UND-Gatters 79 positives Potential führt und damit der Speicher 62 gesetzt wird. Damit springt der invertierende Ausgang dieses Speichers 62 auf Massepotential, so daß am Ausgang des NAND-Gatters 69 positives Potential meßbar ist und damit über den inver tierenden Verstärker 70 das Relais 14 entregt wird. Auch beim Abwärtsbetrieb wird also das statische Schaltsignal verzögert ausgewertet.

Im folgenden wird nun davon ausgegangen, daß der Aufwärts betrieb eingeschaltet ist und ein dynamisches oder statisches Schaltsignal vorliegt, wobei der Positionsschalter 15 geöffnet sein soll. Damit wird in der zuvor schon beschriebenen Weise entweder über das Tor 73 oder über das Tor 74 das ODER-Gatter 75 angesteuert und damit über das Tor 76 der Speicher 60 gesetzt. Durch das Setzen dieses Speichers 60 wird das Relais 13 entregt. Zugleich wird aber auch über das Tor 80 der Speicher 61 gesetzt, dessen Ausgangssignal auf den anderen Eingang des NOR-Gatters 67 aufgeschaltet wird, so daß in der zuvor schon beschriebenen Weise wiederum das Monoflop 51 getriggert wird. Mit dem Umschalten der Drehrichtung des Motors 10 wird also wiederum das Tor 73 beziehungsweise das Tor 74 gesperrt, so daß für die Ausblendzeit die Schaltsignale nicht ausgewertet werden. Außerdem wird in der beim Abschalt betrieb zuvor schon erläuterten Weise durch das Ausgangssignal des Speichers 61, der praktisch das Schaltsignal des Betriebs schalters 23 beim Abwärtsbetrieb ersetzt, über das NOR-Gatter 67, den Inverter 68, das NAND-Gatter 69 und den invertierenden Verstärker 70 das Relais 14 für Abwärtsbetrieb erregt. Bei Vorliegen eines Schaltsignales im Aufwärtsbetcieb wird also die Drehrichtung des Motors 10 umgeschaltet. Dieser Zustand bleibt solange erhalten, bis der Speicher 61 zurückgesetzt wird. Dieses wiederum ist der Fall, sobald der Speicher 62 gesetzt wird, dessen nicht invertierender Ausgang an den Rücksetzeingang des Speichers 61 angeschlossen ist. Der Speicher 62 wiederum wird gesetzt, sobald in der zuvor schon beschriebenen Weise, bei völlig geöffnetem Fenster der Strom wert wiederum über den statischen Schwellenwertstrom I _S an steigt und die Verzögerungszeit des Zeitgliedes 63 abgelaufen ist. Zusammenfassend ist zu dieser Schaltlogik, die in dem Baustein 21 zusammengefaßt ist, zu sagen, daß beim Einfahren der Scheibe in den oberen Anschlag zwar zu hohe statische und dynamische Ströme bzw. Kräfte entstehen, daß es aber hierbei nicht zu einer zwangsweisen Abwärtsbewegung kommt, weil der Positionsschalter 15 dies verhindert. Dabei wird aber der Motor 10 erst nach einer Verzögerungszeit abgeschaltet. Bei der Abwärtsbewegung reagiert die Schaltstufe nur auf zu hohe statische Ströme, während das dynamische Schaltsignal abge blockt ist. Im Normalbetrieb vorkommende, an sich nicht zugelassene Ströme I _U, I _B werden ausgeblendet, weil jeweils bei Betätigung des Betriebsschalters 23 der beim Umschalten der Drehrichtung des Motors 10 das Monoflop 51 getriggert wird. Ist der Motor 10 bereits beim Einschalten blockiert, so wird aber das statische Schaltsignal ausgewertet, sobald das Monoflop 51 wieder zurückgesetzt ist. Lediglich bei der Aufwärtsbewegung wird auch das dynamische Schaltsignal ausgewertet, wobei dieses Schaltsignal dann eine zwangsweise Abwärtsbewegung der Scheibe bis zum unteren Anschlag zur Folge hat. Natürlich ist es denkbar, diese Abwärtsbewegung auch nach einer bestimmten Zeitspanne zu unterbrechen, weil davon ausgegangen werden kann, daß dann der eingeklemmte Gegenstand wieder frei ist.

In Fig. 5 wird der Vollständigkeit halber noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltstufe 18 prinzipiell ange deutet. Bei dieser Ausführung ist ein Analog-Digitalwandler 120 vorgesehen, dem die kraftabhängige Größe, im vorliegenden Beispiel also die Spannung am Widerstand 16, zugeführt wird. Am Ausgang dieses Wandlers 120 steht also eine digitale Zahl zur Verfügung, deren Größe dem Momentanwert des Motorstromes entspricht. Diese Zahl wird an den Eingang eines Speichers 121 gegeben, der mit der negativen Taktflanke eines Taktgenetators 122 in regelmäßigen Zeitabständen gesetzt wird. Mit 123 ist ein Subtrahierer bezeichnet, der mit der positiven Schalt flanke des Ausgangssignales des Taktgenerators 122 getriggert wird. Dieser Subtrahierer 123 bildet im Trigger-Zeitpunkt die Differenz der vom Ausgang des Wandlers 120 abgegriffenen Zahl und der vom Speicher 121 gelieferten Zahl. Am Ausgang des Subtrahierers 123 ist damit eine Zahl abgreifbar, die der Zurücknahme der Kraft bzw. des Stromes pro Zeiteinheit proportional ist. Der Subtrahierer 123 beinhaltet eine Art Komparator derart, daß am Ausgang 124 ein Signal meßbar ist, sobald die Differenz kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Am Ausgang 125 ist dagegen ein Signal meßbar, sobald die Differenz, die der Subtrahierer 123 bildet, gleich oder größer als ein vorge gebener Wert ist. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 123 wird einem Addierer 126 zugeführt. Dieser Addierer hat einen Löscheingang 127, der mit dem Ausgang 124 des Subtrahierers verbunden ist. Der Addierer 126 führt eine Addition nur dann durch, wenn am Ausgang 125 des Subtrahierers 123 ein Signal meßbar ist, das einem Eingang 128 des Addierers zugeführt wird.

Im einzelnen arbeitet diese Ausführung dergestalt, daß die am Ausgang des Subtrahierers 123 in regelmäßigen Abständen an stehende Zahl, die ein Maß für die Änderung des Stromes pro Zeiteinheit ist, fortlaufend im Addierer 126 aufsummiert wird, sobald und solange am Ausgang 125 ein Signal meßbar ist. Ist dagegen die einmal gebildete Differenz geringer als der vorge gebene Schwellenwert wird der Addierer 126 sofort auf 0 zurück gesetzt.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung kann man sich anhand von Fig. 2 in der Weise vorstellen, daß die dort einge zeichneten di solange aufsummiert werden, solange die Steigung der Stromkurve größer ist, als der durch die Linie a angedeutete Schwellwert. Fällt dagegen die Steigung der Stromkurve auf einen Wert ab, der geringer ist als die Steigung der Linie a, wird der Addierer 126 gelöscht und der nächste Additionsvorgang beginnt erst, wenn wiederum die kritische Steigung über schritten wird. Sobald im Addierer 126 eine bestimmte Summe überschritten wird, ist am Ausgang 20 das dynamische Schalt signal abgreifbar.

Bei dieser Ausführung werden also beim Überschreiten der Änderung des Stromes pro Zeiteinheit nicht zwei Absolutwerte des Stromes miteinander verglichen, es werden vielmehr die einzelnen differentiellen Stromänderungen aufsummiert. Als Bezugsgröße für die danach folgende Auslösung des Schalt signales dient also nicht ein zuvor gespeicherter, momentaner Betriebswert, sondern praktisch eine Zahl 0, die aber zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, bevor erstmalig ein zu steiler Stromanstieg erkannt wird. Diese Schaltanordnung schaltet daher früher ab als die Ausführung, die im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 erläutert wurden. Man kann den Sachverhalt auch so ausdrücken, daß der in Fig. 2 mit I₃ bezeichnete Stromwert als Bezugsgröße verwendet wird und von diesem Augenblick an der Kraftzuwachs in dem Addierer aufsummiert wird.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Ausführung nicht nur für Fensterschließanlagen gedacht ist, sondern immer dann mit Vorteil eingesetzt werden kann, wenn durch die Kraft der beweglichen Elemente eine Verletzungs gefahr gegeben ist. Hier wird also beispielsweise auch an die Anwendung bei elektromotorisch bewegbaren Aktenschränken oder Fahrstuhltüren etc. gedacht. Durch die Schaltanordnung wird außerdem ein Motor im Blockierungsfall zuverlässig vor einer Zerstörung geschützt, so daß auch unter diesem Gesichtspunkt weitere Anwendungsfälle allgemeiner Art, beispielsweise im Zusammenhang mit Regelantrieben, denkbar sind.

Eine analog arbeitende Schalterstufe, die nur wenig Bauelemente beinhaltet, wird im folgenden anhand von Fig. 6 beschrieben. Die in ein elektrisches Signal umgeformte kraftabhängige Größe wird dem Eingang 17 eines aus dem Kondensator 150 und dem Widerstand 151 bestehenden Differenzierers zugeleitet. Am Ausgang dieses Differenzierers steht damit ein Signal zur Verfügung, das ein Maß für die Steigung der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie ist. Dieses Signal wird über den Widerstand 152 einen Miller-Integrator mit dem Transistor 153 und dem Kondensator 154 zugeleitet. Das Ausgangssignal dieses Miller-Integrators wird am gemeinsamen Schaltungspunkt zweier Widerstände 155, 156 abgegriffen und der Basis eines Transistors 158 zugeführt. Am Arbeitswiderstand 159 dieses Transistors 158 wird das Ausgangssignal für das Schaltelement zum Abschalten oder Aus schalten des Motors abgegriffen.

Die Ausführung nach Fig. 6 arbeitet wie folgt. Solange die Steigung der in Fig. 2 dargestellten Kennlinie gering ist, ist am Ausgang des Differenzierers nur eine geringe Spannung meßbar und der Transistor 153 ist gesperrt. Der Kondensator 154 ist über die Widerstände 156, 155, 152, 151 aufgeladen. Der Transistor 158 ist gesperrt. Am Ausgang 20 liegt Massepotential.

Übersteigt die Steigung der kraftabhängigen Größe einen bestimmten Schwellwert wird der Transistor 153 stromführend. Dadurch entlädt sich der Kondensator 154. Diese Entladung kann aber nur anhalten, solange die Steigung der kraftabhängigen Größe den Schwellenwert übersteigt. Wird dagegen der Schwellenwert unterschritten oder nimmt gar die kraftabhängige Größe wieder ab, gelangt der Transistor 153 nach einer bestimmten Zeitspanne wieder in den Sperrzustand und der Kondensator 154 wird wieder aufgeladen. Mit den veränderbaren Widerständen 151 und 156 ist nun die Schaltstufe so eingestellt, daß bei normalen Betriebsfällen die Entladung des Kondensators 154 nicht ausreicht, um den Transistor 158 leitend zu steuern. Ist dagegen die Steigung der kraftabhängigen Größe sehr hoch und wird demzufolge der Kondensator 154 sehr rasch entladen oder hält die Steigung der kraftabhängigen Größe oberhalb des Schwellenwertes eine bestimmte Zeit an, wird der Kondensator 154 so weit entladen, daß der Spannungsabfall am Widerstand 156 zur Durchsteuerung des Transistors 158 ausreicht und damit am Ausgang 20 ein Schaltsignal ausgelöst wird. Dabei arbeitet bei dieser Schaltstufe die Basis-Emitterstrecke des Transistors 153 des Miller-Integrators praktisch als Schwellenwertschalter für das differenzierte Signal und der Miller-Integrator als Speicher, wobei die Kondensatorspannung dem Verlauf der Kennlinie in Fig. 2 in umgekehrten Sinne folgt, sobald die Steigung der gestrichelten Linie a überschritten ist. Der Transistor 158 arbeitet als weiterer Schwellenwertschalter, der in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung schaltet. Bei dieser Schaltstufe ist es also nicht notwendig, zu Beginn einer kritischen Steigung einen Stromwert zu speichern, weil bei jeder unterkritischen Steigung der Kondensator 154 aufgeladen und damit der Speicher praktisch auf einen Bezugswert gesetzt wird. Die Schaltstufe nach Fig. 13 zeichnet sich insbesondere auch deshalb aus, weil einzelne Bauelemente, beispielsweise der Transistor 153, mehrere Funktionen erfüllen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird der Speicher immer dann zurückgesetzt, wenn die Steigung der Stromkurve unter den kritischen Wert abfällt. Denkbar ist ebenfalls eine Ausführung bei der - gesteuert über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Zeitglied - der Speicher nach Ablauf einer Verzögerungszeit zurückgesetzt wird. Dieses Zeitglied wird jeweils dann getriggert, wenn die Steigung der Stromkurve überkritisch wird. Schließlich ist auch eine Kombination dergestalt möglich, daß in Abhängigkeit von der Steigung und der Verzögerungszeit des Zeitgliedes der Speicher zurückgesetzt wird.

Gestrichelt sind in Fig. 6 noch mehrere Widerstände und ein Transistor 160 angedeutet. Diese Schaltungserweiterung hat den Zweck, die Entladung des Kondensators 154 von der Gcöße der Steigung der kraftabhängigen Größe unabhängig zu machen. Übersteigt bei dieser Ausführung das Ausgangssignal des Differenzierers einen bestimmten Wert, wird der Transistor 160 leitend und der zeitliche Verlauf der Entladung des Kondensators ist von der Ausgangsspannung des Differenzierers unabhängig. Man könnte diese Schaltung noch in der Weise weiterbilden, daß der Kondensator 154 mit einem Konstantstrom entladen und jeweils sehr viel rascher wieder aufgeladen wird. Dann hängt die Auslösung eines Schaltsignales von den Zeitspannen ab, in denen sich der Kondensator 154 ent- bzw. aufladen kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Antrieb eines beweglichen Elementes, insbesondere von Scheiben und Schiebedächern in Kraftfahrzeugen mit

- einem Elektromotor, der mittels eines Betriebsschalters einschaltbar ist,
- einer Schaltungsanordnung, die fortlaufend Werte ermittelt, um die sich innerhalb bestimmter Zeitabschnitte eine von auf das bewegliche Element einwirkenden Kräften abhängige Größe ändert, die diese Werte mit einem ersten Schwellenwert vergleicht und die wenigstens ein Schaltsignal abgibt, und
- einem Schaltelement, das durch das Schaltsignal angesteuert wird und über das der Elektromotor ab- oder auf Rückwärtslauf umschaltbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (18) zusätzlich jedesmal für die Zeitabschnitte, in denen die Werte jenseits des ersten Schwellenwerts liegen und die direkt aufeinanderfolgen, einen Gesamtwert ermittelt, um den sich die kraftabhängige Größe ändert, und die diesen Gesamtwert mit einem zweiten Schwellenwert vergleicht und bei Überschreiten das Schaltsignal erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabhängige Größe der Motorstrom ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabhängige Größe die Motordrehzahl ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabhängige Größe über einen mechanisch-elektrischen Wandler erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werte mittels eines ersten Differenzbildners (39) ermittelt werden, dessen einem Eingang (31) ein Meßwert der kraftabhängigen Größe zugeführt wird und dessen anderer Eingang (36) an den Ausgang eines ersten Speichers (35) angeschlossen ist, in dem ein im vorangegangenen Zeitabschnitt gemessener Wert der kraftabhängigen Größe gespeichert ist, und
daß dem ersten Differenzbildner (39) ein erster Schwellenwertschalter (40) nachgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gesamtwert über einen zweiten Differenzbildner (46) ermittelt wird, dessen einem Eingang der Meßwert der kraftabhängigen Größe zugeführt ist und dessen anderer Eingang an den Ausgang eines zweiten Speichers (45) angeschlossen ist, in dem der Meßwert des vorangegangenen Zeitabschnittes gespeichert ist, in dem der erste Schwellenwert zuerst überschritten war, und
daß dem zweiten Differenzbildner (46) ein zweiter Schwellenwertschalter (47) nachgeschaltet ist, der das Schaltsignal für das Schaltelement (13, 14) auslöst.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und zweite Speicher (35, 45) durch einen Integrator mit vorgeschaltetenem Regelverstärker (33, 44) gebildet ist, dem der Meßwert der kraftabhängigen Größe und das Ausgangssignal des Integrators zugeführt werden,
daß in der Verbindung zwischen dem Regelverstärker (33, 44) und dem Integrator ein Schalter (34, 43) angeordnet ist und
daß der Schalter (34) im ersten Speicher (35) durch einen Taktgenerator (42) und der Schalter (43) im zweiten Speicher (45) durch den ersten Schwellenwertschalter (40) gesteuert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werte mittels eines Subtrahierers (123) gebildet werden, dem die Meßwerte der kraftabhängigen Größe und die Meßwerte des vorhergehenden Zeitabschnittes aus einem Speicher (121) zugeführt werden,
daß die Werte in einem Addierer (126) aufsummiert werden, wenn sie größer als der erste Schwellenwert sind,
daß der Addierer (126) auf Null zurückgesetzt wird, wenn sie kleiner als der erste Schwellenwert sind, und
daß der Addierer (126) das Schaltsignal auslöst, wenn die Summe der Werte den zweiten Schwellenwert überschreitet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem analogen Differenzierer zur Ermittlung der Werte, um den sich die kraftabhängige Größe während der bestimmten Zeitabschnitte ändert, wobei dem Differenzierer ein Schwellenwertschalter für den ersten Schwellenwert nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des ersten Schwellenwertschalters (153) ein analoger Speicher (154) auf- oder entladen wird, und
daß das Ausgangssignal des analogen Speichers (154) einem weiteren Schwellenwertschalter (158) zugeführt ist, der das Schaltsignal für das Schaltelement (13, 14) auslöst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der analoge Speicher durch einen Miller-Integrator (154, 153) realisiert ist, wobei die Basis-Emitterstrecke eines Transistors (153) des Miller-Integrators (154, 153) zugleich als der dem Differenzierer (150, 151) nachgeschaltete Schwellenwertschalter dient.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert der kraftabhängigen Größe laufend einem weiteren Schwellenwertschalter (57) zugeführt wird, der ebenfalls ein Schaltsignal abgibt, sobald eine bestimmte statische Kraft überschritten wird.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (18) bei jeder Betätigung des Betriebsschalters (23) oder bei Drehrichtungsumkehr des Motors (10) für ein vorgegebenes Zeitintervall (TA) wirkungslos geschaltet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Schließbewegung kurz vor Bewegungsende das bewegliche Element einen Positionsschalter (15) betätigt, der auf das Schaltelement (13, 14) derart einwirkt, daß nur ein Abschalten des Motors (10) erfolgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsschalter (15) das Schaltsignal der Schaltungsanordnung (18) blockiert und daß das Schaltsignal des weiteren Schwellen wertschalters (57) die Abschaltung des Motors (10) bewirkt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltsignal des weiteren Schwellenwertschalters (57) verzögert, das Schaltelement (13, 14) ansteuert.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Öffnungsbewegung nur das Schaltsignal des weiteren Schwellenwertschalters (57) das Schaltelement (13, 14) ansteuert.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslösung der Schaltsignale während der Schließbewegung die Drehrichtung des Motors (10) geändert wird und der Motor (10) erst abgeschaltet wird, wenn erneut ein Schaltsignal ausgelöst wird.