DE29712268U1 - Lock - Google Patents
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Description
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Beschreibung
SchloßDescription
Lock
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schloß als Schließeinrichtung, bei der ein Betätigungsmittel mittels einer Wirkungskette einen Riegel in einem Zustand von mehreren zum Eingreifen in eine Riegelaufnahme bringt, oder als Schaltschloß der Elektrotechnik, bei dem ein Betätigungsmittel mittels einer Wirkungskette eine Klinke und Schaltkontakte in einem Zustand zum Abfallen bzw. zum Betätigen bringt, jeweils gegebenenfalls mit Kraftspeicher in der Wirkungskette. Bei Schlössern in diesem weiten Gattungsraum ist es in der Systemtechnik häufig erwünscht, den Schaltzustand zu erfassen und zu verarbeiten, also beispielsweise für weitere Entscheidungen zu berücksichtigen. Die verschiedenartigsten, in der Regel leitungsgebundenen Übermittlungen sind bisher vorgeschlagen und vorgesehen worden. Die Übertragung setzt in der Regel eigene konstruktive Maßnahmen vor und ist aufwendig. Außerdem benö-0 tigt man für die Meldung gesonderte Energiezufuhr von außen.The invention relates to a lock as a locking device in which an actuating means causes a bolt to engage in a bolt receptacle in one of several states by means of a chain of effects, or as a switch lock in electrical engineering in which an actuating means causes a latch and switch contacts to drop or actuate in one state by means of a chain of effects, each with an energy storage device in the chain of effects if necessary. For locks in this wide range of types, it is often desirable in system technology to record and process the switching state, i.e. to take it into account for further decisions, for example. The most diverse types of transmission, usually wired, have been proposed and provided for to date. The transmission usually requires its own design measures and is complex. In addition, a separate external power supply is required for the message.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schloß zu entwickeln, das eine leitungslose Meldung des Schaltzustands ermöglicht. The invention is based on the task of developing a lock that enables wireless signaling of the switching state.
Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt durch ein Schloß nach Anspruch 1. Hierbei ist in der Wirkungskette ein Wandler eines Sendeelements derart angeordnet, daß der Wandler beim Tätigwerden der Wirkungskette einen Sendevorgang auslösend beaufschlagt ist. Der Wandler ist dazu ausgelegt, bei Betätigung des Schlosses auftretende Prozeßenergie, beispielsweise Druck, in verarbeitbare Signale umzuformen. Ein Sendeelement mit einem derartigen Wandler kommt ohne sonstige andere Energiezufuhr aus. Ein vom Sendeelement abgegebenes Sendesignal kann von einem Empfänger empfangen werden, der das EreignisThe solution to the problem described is achieved by a lock according to claim 1. In this case, a converter of a transmitting element is arranged in the chain of effects in such a way that the converter is actuated to trigger a transmission process when the chain of effects is activated. The converter is designed to convert process energy that occurs when the lock is actuated, for example pressure, into processable signals. A transmitting element with such a converter does not require any other energy supply. A transmission signal emitted by the transmitting element can be received by a receiver that detects the event.
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erfaßt. Ein derartiges Sendeelement bzw. sein Wandler läßt sich nachträglich einbauen. Es ist für den Sendevorgang keine Energie außer der ohnehin auf das Betätigungsmittel aufzuwendenden erforderlich. Ein geeignetes Sendeelement ist als An-Ordnung zur Erzeugung kodierter Hochfrequenzsignale in einer Anmeldung mit älterem Zeitrang beschrieben (GR 97 P 1477 DE). Die dem Sendeelement zugrundeliegende Überlegung und seine Ausführung ist hier nachfolgend noch beschrieben.detected. Such a transmitting element or its converter can be installed later. No energy is required for the transmitting process other than that which is already used for the actuating means. A suitable transmitting element is described as an arrangement for generating coded high-frequency signals in an older application (GR 97 P 1477 DE). The idea behind the transmitting element and its design are described below.
Nach einer Weiterbildung ist kein Sendeelement am Wandler, der dafür ausgelegt ist, in elektrische Signale umzuformen, ein Element mit nichtlinearer Kennlinie zur Umwandlung niederfrequenter elektrischer Energie, erzeugt vom Wandler, in hochfrequente elektrische Energie angekoppelt und ein Filter zur Schmalbandsignal-Selektion aus der hochfrequenten elektrischen Energie.According to a further development, no transmitting element is coupled to the converter, which is designed to convert into electrical signals, an element with a non-linear characteristic curve for converting low-frequency electrical energy, generated by the converter, into high-frequency electrical energy and a filter for narrow-band signal selection from the high-frequency electrical energy.
Der Wandler kann insbesondere als piezoelektrischer Wandler ausgelegt sein. Derartige Wandler sind in kleiner Ausführung und wirtschaftlich auf dem Markt erhältlich.The transducer can be designed in particular as a piezoelectric transducer. Such transducers are available on the market in small and economical designs.
Der Empfänger kann dafür ausgelegt sein, das Ereignis als Meldung weiterzugeben. So kann der Empfänger das leitungslos übertragene Sendesignal empfangen und nach Auswertung als Meldung über ein Bussystem weitergeben.The receiver can be designed to pass on the event as a message. The receiver can receive the wirelessly transmitted signal and, after evaluation, pass it on as a message via a bus system.
Der Wandler kann bei einer Schließanlage vor dem Riegel in dessen Einwirkungsbereich in der Riegelaufnahme der Schließanlage angeordnet sein. Der Wandler kann auch in der Wirkungskette so angeordnet sein, daß er von dieser beaufschlagbar ist. Ein derartiges Sendeelement läßt sich leicht nachträglich in einer Riegelaufnahme einbauen.In a locking system, the converter can be arranged in front of the bolt in the bolt holder of the locking system in its area of influence. The converter can also be arranged in the chain of effects in such a way that it can be acted upon by it. A transmitting element of this type can easily be retrofitted in a bolt holder.
Bei einem Schloß als Schaltschloß der Elektrotechnik kann der 5 Wandler der Klinke oder der Wirkungskette so zugeordnet wer-In the case of a lock as a switching lock in electrical engineering, the 5th converter of the latch or the chain of effects can be assigned in such a way that
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den, daß er von diesen beaufschlagbar ist. Hierbei kann der Wandler in der Schloßkonstruktion untergebracht werden, so
daß bei einem Einbau vor Ort keine weiteren Vorkehrungen erforderlich sind.
5that it can be acted upon by these. The converter can be housed in the lock construction, so
that no further precautions are necessary for on-site installation.
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Das Schloß kann als Schaltschloß eines Leitungsschutzschalters oder eines Fehlerstromschutzschalters ausgeführt sein. Es lassen sich vielfältige weitere Anwendungen vorstellen.The lock can be designed as a switch lock for a circuit breaker or a residual current circuit breaker. Many other applications are possible.
Dem Sendeelement nach älterem Zeitrang liegen folgende Überlegungen zugrunde:The following considerations form the basis for the older transmission element:
Es ist bekannt, Hochfrequenzenergie und -signale unter Aufwand niedrigfrequenter elektrischer Energie, z.B. Gleich-It is known to convert high frequency energy and signals using low frequency electrical energy, e.g. DC
strom-, Netzfrequenzstrom- und dgl. Energie, auch aus einer
Batterie, zu erzeugen. Weit verbreitet sind netzgespeiste
Hochfrequenzsender und batteriegetriebene Hf-Sendegeräte als Funkgeräte. Mit solchen Geräten können nicht kodierte, vorzugsweise
jedoch kodierte beziehungsweise modulierte Hochfrequenzsignale für vielfältige Funk-Informationsübertragungen
ausgesendet werden. Für die Fälle des Batteriebetriebs kann auch Solarenergie als primäre Energiequelle dienen, mit der
eine wiederaufladbare Batterie solange das solar-elektrische Prinzip funktioniert geladen gehalten werden kann.current, mains frequency current and similar energy, also from a battery. Mains-powered
High frequency transmitters and battery-powered HF transmitters as radio devices. Such devices can be used to send out non-coded, but preferably coded or modulated high frequency signals for a variety of radio information transmissions. In cases of battery operation, solar energy can also serve as the primary energy source, with which a rechargeable battery can be kept charged as long as the solar-electric principle works.
Bei der Anordnung zur Erzeugung isolierter Hochfrequenzsignale
mit älterem Zeitrang erfolgt die Erzeugung der für einen solchen Sender notwendigen elektrischen Energie auf spezielle
Weise: Dieser speziellere Betrieb besteht darin, nur in Ie-0 diglich relativ kurzen interessierenden Zeitintervallen eine
Funk-Informationsübertragung durchzuführen, wobei die Länge eines jeweiligen solchen Zeitintervalles. klein, nur
1 Promille und kleiner, ist gegenüber den Pausen zwischen
solchen aufeinanderfolgenden Zeitintervallen.In the arrangement for generating isolated high-frequency signals with an older time priority, the electrical energy required for such a transmitter is generated in a special way: This more special operation consists in carrying out a radio information transmission only in relatively short time intervals of interest, whereby the length of each such time interval is small, only
1 per mille and less, is compared to the breaks between
such consecutive time intervals.
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Es ist bekannt, Hochfrequenzenergie und -signale unter Aufwand niedrigfreguenter elektrischer Energie, &zgr;. &Bgr; Gleichstrom-, Netzfrequenzstrom- und dgl. Energie, auch aus Batterien, zu erzeugen. Weit verbreitet sind netzgespeiste Hochfrequenzsender und batteriebetriebene Hf-Sendegeräte als Funkgeräte. Mit solchen Geräten können nichtcodierte, vorzugsweise jedoch codierte/modulierte Hochfrequenzsignale für vielfältige Funk-Informationsübertragungen ausgesendet werden. Für die Fälle des Batteriebetriebs kann auch Solarenergie als primäre Energiequelle dienen, mit der eine wiederaufladbare Batterie solange das solar-elektrische Prinzip funktioniert geladen gehalten werden kann.It is known to generate high-frequency energy and signals using low-frequency electrical energy, z, B, direct current, mains frequency current and similar energy, including from batteries. Mains-powered high-frequency transmitters and battery-operated RF transmitters are widely used as radio devices. Such devices can be used to send out non-coded, but preferably coded/modulated high-frequency signals for a variety of radio information transmissions. In cases of battery operation, solar energy can also serve as the primary energy source, with which a rechargeable battery can be kept charged as long as the solar-electric principle works.
Bei der Anordnung zur Erzeugung isolierter Hochfrequenzsigna-Ie mit älterem Zeitrang erfolgt die Erzeugung der für einen solchen Sender notwendigen elektrischen Energie auf spezielle Weise: Dieser spezielle Betrieb besteht darin, nur in lediglich relativ kurzen interessierenden Zeitintervallen eine Funk-Informationsübertragung durchzuführen, wobei die Länge eines jeweiligen solchen Zeitintervalles klein, z. B. nur 1 Promille und kleiner, ist gegenüber den Pausen zwischen solchen aufeinanderfolgenden Zeitintervallen.In the arrangement for generating isolated high-frequency signals with an older time priority, the electrical energy required for such a transmitter is generated in a special way: This special operation consists in carrying out a radio information transmission only in relatively short time intervals of interest, whereby the length of each such time interval is small, e.g. only 1 per mille and less, compared to the pauses between such successive time intervals.
Es liegt der Gedanke zugrunde, vorzugsweise aus dem Blickwinkel
der Einsparung technischen Aufwandes und auch minimierter Wartung ein Prinzip zu finden, das eine für den jeweiligen
Fall völlig ausreichende Funk-Informationsübertragung unter Aufwand anderer als elektrischer verfügbarer Prozeß-Primärenergie
ermöglicht.
30The underlying idea is to find a principle, preferably from the point of view of saving technical effort and also minimizing maintenance, which enables a radio information transmission that is completely sufficient for the respective case without using any process primary energy other than electrically available energy.
30
Allgemein bekannt ist die solar-elektrische Umwandlung, die jedoch nur eingeschränkt nutzbar zu machen ist.Solar-electric conversion is well known, but its use is limited.
Bei der Anordnung mit älterem Zeitrang wird in großer Menge verfügbare Energie, dort als Prozeßenergie bezeichnet, ge-In the arrangement with older time priority, large amounts of available energy, referred to as process energy, are used.
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nutzt um elektrische Energie für den Sendebetrieb bereitzustellen. Unter anderem wird mechanische Verformungsenergie, Wärmeenergie/ insbesondere bei Niedrigtemperatur, Energiebeschleuniger schwingender Massen und dergleichen genutzt. Beispiele sind die für die Betätigung eines elektrischen Schalters prinzipiell erforderliche Druck/Verformungsenergie, mit räumlichen oder zeitlichem Temperaturgradienten verfügbare Wärme, z. B. eines Heizkörpers, und Beschleunigungsenergie einer schwingenden seismischen Masse, z. B. in einem Fahrzeug. Diese Aufzählung ist nicht erschöpfend.uses to provide electrical energy for transmission. Among other things, mechanical deformation energy, thermal energy/especially at low temperatures, energy accelerators of vibrating masses and the like are used. Examples are the pressure/deformation energy required in principle to operate an electrical switch, heat available with spatial or temporal temperature gradients, e.g. of a radiator, and acceleration energy of a vibrating seismic mass, e.g. in a vehicle. This list is not exhaustive.
Das integrale Prinzip der Anordnung mit älterem Zeitrang besteht im wesentlichen darin, aus solcher Prozeßenergie einen Energieanteil abzuzweigen und diesen zunächst in definiert niederfrequente elektrische Energie umzuwandeln. In einem nächsten Schritt wird diese sogenannte niederfrequente elektrische Energie in hochfrequente, relativ breitbandige elektrische Form transformiert. In einem weiteren Schritt wird aus diesem breiten Frequenzband die Energie eines schmalen Frequenzbandes herausgefiltert und diese gegebenenfalls mit Information codiert und als Schmalband-Hochfrequenzsignal ausgesendet. Ausgesendet wird hierbei ein Hochfrequenzimpuls, dessen Energieeinhalt entsprechend der Schmalbandselektion zwangsläufig relativ gering ist, jedoch im Anwendungsrahmen der Erfindung selbstverständlich ausreichend groß ist.The integral principle of the arrangement with older time rank essentially consists in branching off an energy portion from such process energy and initially converting it into defined low-frequency electrical energy. In a next step, this so-called low-frequency electrical energy is transformed into high-frequency, relatively broadband electrical form. In a further step, the energy of a narrow frequency band is filtered out of this wide frequency band and, if necessary, encoded with information and transmitted as a narrow-band high-frequency signal. A high-frequency pulse is transmitted here, the energy content of which is inevitably relatively low in accordance with the narrow-band selection, but is of course sufficiently large within the scope of application of the invention.
Eine in angemessen begrenzter Entfernung positionierte Funk-Empfangsstation kann in an sich bekannter Weise so ausgebildet und ausgestaltet sein, daß sie die Information des zu empfangenen insbesondere codierten schmalbandigen Hochfrequenzsignals erfassen kann. Auf der Funkempfangsseite ist dies kein Problem, da die Versorgungsenergie des Empfängers, z. B. aus dem Netz geliefert werden kann. Die geschilderte Anordnung soll nachfolgend Sendeelement genannt werden.A radio receiving station positioned at an appropriately limited distance can be designed and constructed in a manner known per se so that it can capture the information of the narrowband high-frequency signal to be received, in particular the coded one. This is not a problem on the radio receiving side, since the power supply for the receiver can be provided, for example, from the mains. The arrangement described will be referred to below as the transmitting element.
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Zusammenfassend ist hiermit eine Anordnung zur Erzeugung vorzugsweise codierter Hochfrequenzsignale mit einem Prozeßenergie in elektrische Energie umsetzenden Wandler zu verstehen, weiter mit einem an den Wandler angekoppelten Element mit nichtlinearer Kennlinie zur Umwandlung niederfrequenter elektrischer Energie, erzeugt vom Wandler, in hochfrequente elektrische Energie und mit einem Filter zur Schmalbandsignal-Selektion aus der hochfrequenten elektrischen Energie.In summary, this is an arrangement for generating preferably coded high-frequency signals with a converter that converts process energy into electrical energy, further with an element coupled to the converter with a non-linear characteristic curve for converting low-frequency electrical energy, generated by the converter, into high-frequency electrical energy and with a filter for narrow-band signal selection from the high-frequency electrical energy.
Gemäß dem Blockschaltbild des Energieflusses nach Figur 2 ist ein Wandler 10 vorgesehen, der die jeweils zur Verfügung stehende Prozeßenergie in elektrische Energie umwandelt. Beispiele für einen solchen Wandler 10 sind ein piezoelektrisches Element zur Umwandlung von Druck-/Verformungsenergie.According to the block diagram of the energy flow in Figure 2, a converter 10 is provided which converts the available process energy into electrical energy. Examples of such a converter 10 are a piezoelectric element for converting pressure/deformation energy.
Mit 11 ist ein nichtlineares Element bezeichnet. Es dient der Transformation dieser sogenannten niederfrequenten Energie in hochfrequente Energie unter Einbezug eines inneren Schaltvorganges zur Auslösung eines in Zeitabständen erfolgenden Über-0 ganges aufgespeicherter Niederfrequenzenergie in Energie, die dann hochfrequente Eigenschaft annimmt/angenommen hat. Beispiele für ein solches nicht-lineares Element sind insbesondere eine Funkenstrecke, oder eine Gasentladungsröhre oder eine Diode mit beispielsweise Varaktor- oder Avalanche-Effekt {als Halbleiterelement).11 denotes a non-linear element. It is used to transform this so-called low-frequency energy into high-frequency energy, involving an internal switching process to trigger a transition at intervals of time from stored low-frequency energy into energy which then takes on/has taken on high-frequency properties. Examples of such a non-linear element are in particular a spark gap, or a gas discharge tube or a diode with, for example, a varactor or avalanche effect {as a semiconductor element).
Als Filter 12 mit gegebenenfalls Codierungseigenschaft kommt eine Vielzahl von Anordnungen in Betracht. Insbesondere eignet sich hierfür eine Oberflächenwellen- (OF/SAW)-Anordnung, auch als Oberflächenwellenfilter bezeichnet. Dies kann eine Resonator-Anordnung, eine ggf. dispersive Verzögerungsleitung, ein dielektrisches Filter, aber auch ein mechanisches Filter, ein Koaxial-Keramikfilter, ein Volumenschwinger oder ein LC-Schwingkreis-Filter oder dgl. sein.A variety of arrangements can be considered as a filter 12 with, if necessary, coding properties. A surface acoustic wave (OF/SAW) arrangement, also known as a surface acoustic wave filter, is particularly suitable for this purpose. This can be a resonator arrangement, a possibly dispersive delay line, a dielectric filter, but also a mechanical filter, a coaxial ceramic filter, a volume oscillator or an LC resonant circuit filter or the like.
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In Figur 3 ist eine Ausführungsform für das Sendeelement wiedergegeben .Figure 3 shows an embodiment of the transmitting element.
Das Sendeelement im Meldekörper bedarf überhaupt keiner Zuleitung. Figur 3 zeigt schematisch einen bevorzugten Aufbau des Sendeelements 46. Der Wandler 10 kann auch unmittelbar wie ein konventioneller Druckschalter beaufschlagt werden und dieser Druck P erzeugt in einem beispielsweise piezoelektrischen Element des Wandlers 10 einen Piezo-Hochspannungsimpuls. Zur Erzeugung hoher Piezospannung eignet sich insbesondere eine mechanische Betätigungsvorrichtung mit ÜberTotpunkt -Feder. Der Wandler 10 umfaßt integral oder ergänzend eine elektrische Aufladekapazität.The transmitting element in the detector body does not require any supply line at all. Figure 3 shows a schematic of a preferred structure of the transmitting element 46. The converter 10 can also be acted upon directly like a conventional pressure switch and this pressure P generates a piezo high-voltage pulse in a piezoelectric element of the converter 10, for example. A mechanical actuating device with an over-dead-center spring is particularly suitable for generating high piezo voltage. The converter 10 includes an electrical charging capacity either integrally or additionally.
In dem dargestellten Stromkreis ist als nichtlineares Element 11 z. B. eine Funkenstrecke vorgesehen, in der im Augenblick, in dem die piezoelektrisch erzeugte Spannung genügend hoch angestiegen ist, ein Funkenüberschlag erfolgt.In the circuit shown, a spark gap is provided as a non-linear element 11, for example, in which a sparkover occurs at the moment when the piezoelectrically generated voltage has risen sufficiently high.
0 Eine solche Funkenstrecke erfüllt die für das Funktionieren des Sendeelements zu erfüllende Bedingung eines z. B. im Nanosekunden-Bereich erfolgenden elektrischen (Strom-) Durchbruchs zur Umsetzung in Hochfrequenzenergie. Alternativ können auch andere Elemente mit entsprechend schnellem Durch-5 bruchverhalten verwendet werden.0 Such a spark gap fulfills the condition that must be met for the functioning of the transmitting element, e.g. an electrical (current) breakdown in the nanosecond range for conversion into high-frequency energy. Alternatively, other elements with correspondingly fast breakdown behavior can also be used.
Der Strom dieses Funkenüberschlags geht durch eine Induktivität, z. B. ein breitbandiges Filter 20, um den Stromkreis zu schließen. Der in dieser Induktivität 2 0 auftretende Span-0 nungsabfall speist die Interdigitalstruktur 22 eines Oberflächenwellenfilters 21. In diesem wird bekanntermaßen eine mechanische/akustische Welle erzeugt, die insbesondere auch eine zur Codierung vorgesehene Streifenstruktur 23 durchläuft. Das Zusammenwirken der Kammstruktur und der Streifenstruktur führt bekanntermaßen dazu, daß an den Dipolen einer AntenneThe current from this sparkover passes through an inductance, e.g. a broadband filter 20, to close the circuit. The voltage drop occurring in this inductance 20 feeds the interdigital structure 22 of a surface wave filter 21. In this, a mechanical/acoustic wave is generated, which in particular also passes through a strip structure 23 intended for coding. The interaction of the comb structure and the strip structure is known to lead to the dipoles of an antenna
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24 das voranstehend beschriebene, mit dem Code der Struktur 23 codierte Hochfrequenz-Funksignal auftritt, das an den oben erwähnten Empfänger ausgesendet werden kann, als reflektierende Verzögerungsleitung arbeitende Oberflächenwellenanordnung liefert eine Codierung im Zeitbereich und eine als Resonator arbeitende Anordnung liefert eine Codierung im Frequenzbereich .24 the above-described high-frequency radio signal encoded with the code of structure 23 occurs, which can be transmitted to the above-mentioned receiver, a surface wave arrangement operating as a reflecting delay line provides coding in the time domain and an arrangement operating as a resonator provides coding in the frequency domain.
Zu einem System, das mit einem beschriebenen Sendeelement arbeitet, gehört die schon genannte Funk-Empfangsstation mit Signalauswertung. Innerhalb dieses Systems bedarf es keiner Drahtverbindung zwischen der Anordnung und der Empfangsstation und die Anordnung selbst bedarf keiner elektrischen Energiezufuhr von außen.A system that works with a described transmitting element includes the aforementioned radio receiving station with signal evaluation. Within this system, no wire connection is required between the arrangement and the receiving station and the arrangement itself does not require any external electrical power supply.
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