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Die Erfindung befaßt sich
mit einer Sonnenschutzanlage mit einem Sonnenschutzbehang und wenigstens
einem Antrieb, der über
eine Steuerung die Einstellung des Sonnenschutzbehangs in Abhängigkeit
von mehreren Eingangsgrößen selbständig an
die Umgebungsbedingungen anpaßt,
wobei die Steuerung die Einstellung des Behangs anhand wenigstens
einer in einem Speicher hinterlegten Grundprogrammierung als Funktion
wenigstens der Eingangsgrößen Zeit,
Sonnenintensität
und Himmelsrichtung vornimmt, wobei die Eingangsgrößen Zeit, Sonnenintensität und Himmelsrichtung
für die
Einbaulage der Sonnenschutzanlage individuell erfaßbar sind,
und eine manuelle Eingriffsmöglichkeit
vorgesehen ist, die der automatischen Einstellung übergeordnet
ist.
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Bisher sind automatisch gesteuerte
Sonnenschutzanlagen vor allem aus größeren Bürogebäuden bekannt, in denen eine
zentrale Steuerung einen Abqleich zwischen global für ein Gebäude oder
eine Fassade vorgegebenen Sollwerten und zentral gemessenen Istwerten
vornimmt. Eine individuelle Ansteuerung einzelner Sonnenschutzanlagen
ist oft nicht vorgesehen und dementsprechend kann eine zentral,
weit ab von einer bestimmten Sonnenschutzanlage ermittelte Eingangsgröße zum Verstellen
aller angesteuerten Anlagen führen,
obgleich die gemessenen Eingangsgrößen für einen Teil der Anlagen gar nicht
relevant sind.
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Aus dem Bereich der Raffstoren ist
es auch bereits bekannt, eine Sonnenschutzanlage sonnenstandsabhängig auszuführen, indem
die Lamellenwinkel dem Sonnenstand angepaßt werden. Hierzu sind auf
einer Lamelle zusätzlich
zu dem Sonnensen sor zwei Sensoren angeordnet, die den Einfallswinkel
der Sonnenstrahlen erfassen und die Lamellen senkrecht zu den einfallenden
Sonnenstrahlen ausrichten. Derartige Systeme konnten in der Praxis
jedoch bislang nicht überzeugen,
da die Lamellen oft zu weit geschlossen wurden, die Nachführung sehr auffällig erfolgte
und aufgrund der ständig
erfolgenden Nachregelungen die Sensorik und Motorsteuereinheit nur
eine sehr kurze Lebensdauer erreichten. Die Sensorik ist auch sehr
schmutzempfindlich, wobei bereits leichte Verschmutzungen zu gravierenden Fehleinstellungen
der Anlage führen
können.
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Eine Sonnenschutzanlage der eingangs
beschriebenen Art ist aus der
US
5,663,621 bekannt. Bei einer solchen Sonnenschutzanlage
nimmt die Steuerung die Einstellung des Behangs anhand einer in
einem Speicher hinterlegten Grundprogrammierung als Funktion wenigstens
der Eingangsgrößen Zeit,
Sonnenintensität
und Himmelsrichtung vor, wobei die Eingangsgrößen, Sonnenintensität und Himmelsrichtung
sowie gegebenenfalls weitere die Umgebungseigenschaften betreffende
Eingangsgrößen für die Einbaulage
der Sonnenschutzanlage individuell erfaßbar sind.
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Dies bietet den Vorteil, daß die sonnenstandsabhängige Nachführung der
Einstellung nicht mehr von einem störungsanfälligen Regelkreis bestimmt
wird sondern als Funktion der Eingangsgrößen Zeit und Himmelsrichtung
ermittelt wird, so daß Störungen kaum
zu erwarten sind.
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Gelegentlich wird bei solchen Anlagen
aber ein manueller Eingriff gewünscht,
z. B. von Personen, die einen Raum abdunkeln möchten. Nach dem Verlassen des
Raumes stellt sich dann das Problem, daß nicht geschulte Nutzer die
Anlage nicht wieder zurücksetzen
können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine Sonnenschutzanlage zu schaffen, die einen manuellen
Eingriff ohne langfristige Störung
der automatischen Steuerung zuläßt.
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In den meisten Anwendungsfällen ist
es sinnvoll, daß eine
manuelle Eingriffsmöglichkeit
vorgesehen ist, die der automatischen Einstellung übergeordnet
ist. Da die Grundprogrammierung immer nur für einen bestimmten Anwendungsfall
optimiert sein kann, beispielsweise für Arbeitsplätze in der Nähe von Fensterflächen, und
auch das Empfinden der Nutzer sehr unterschiedlich sein kann, wird
auf diese manuelle Einstellbarkeit nicht verzichtet. Auch für eine vollständige Raumverdunklung,
beispielsweise für
Bildpräsentationen,
ist ein manueller Eingriff unverzichtbar. Es ist jedoch auch denkbar,
verschiedene bezüglich
bestimmter Nutzungen optimierte Grundprogrammierungen in der Steuerung
abzuspeichern, um bereits per Voreinstellung eine Anpassung der
Sonnenschutzanlage an die tatsächliche
Nutzung des zu verschattenden Raumes zu ermöglichen.
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Eine Rückstellung der Anlage in den
Ursprungszustand der Grundprogrammierung ist möglich, z.B. durch Eingabe eines
bestimmten Signals über
die Handschalter. Um nach einem manuellen Eingriff die Einstellung
der Sonnenschutzanlage möglichst
unauffällig
wieder in eine Einstellung entsprechend der Grundprogrammierung
in Abhängigkeit
von den Eingangsgrößen bringen
zu können,
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß die
Rückkehr
von einer manuell eingegebenen Einstellung anhand einer vorgegebenen
Verstellcharakteristik erfolgt. Sigmoidförmige Übergänge, die über Bezier-Kurven realisiert
werden, erlauben ein besonders unauffälliges Rückstellen.
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Zur sonnenstandsabhängigen Nachführung der
Anlage dient die Eingangsgröße Zeit,
die beispielsweise durch eine Uhr oder eine Funkuhr ermittelt wird.
Eine Funkuhr ist vorzuziehen, da sie geringere Gangabweichungen
besitzt und die Einstellung auf Sommer- und Winterzeit selbständig durchführt. Die
Korrektur der Sommer- und Winterzeit wird in der Steuerung durch
Programmierung der Umschalttage vorgenommen, um die Sonnenstandskorrektur
der umgestellten Uhrzeit anzupassen. Neben der Tageszeit werden
vorzugsweise auch Monat und Tag als Eingangsgröße erfaßt, um die jahreszeitabhängigen Änderungen der Sonnenbahn berücksichtigen zu können.
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Die Eingangsgröße Himmelsrichtung, d.h. Ausrichtung
der Sonnenschutzanlage, gibt der Steuerung eine Information darüber, ob
eine durch die Sonnenschutzanlage zu verschattende Fensterfläche überhaupt
direkter Sonnenbestrahlung ausgesetzt sein kann. Auch die Einstellung
der Sonnenschutzanlage kann mit Hilfe dieser Eingangsgröße optimiert
werden, da im Zusammenhang mit der Eingangsgröße Zeit jederzeit der seitliche
Einfallswinkel der Sonne auf die Anlage bekannt ist.
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Die Erfassung der Eingangsgröße Himmelrichtung
kann entweder mit Hilfe eines elektronischen Kompasses erfolgen
oder die Daten der geographischen Ausrichtung können bei der Montage für die Sonnenschutzanlage
individuell in einem Speicher hinterlegt werden.
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Die Erfassung der Eingangsgröße Sonnenintensität, die mit
Hilfe eines Fotoelements, z. B. einer Solarzelle oder eines sonstigen
lichtempfindlichen Elements erfolgt, wobei auch eine Kombination
mehrerer derartiger Sensoren denkbar ist, ist deswegen sinnvoll,
um bei dichter Bewölkung
ein unnöti ges Ausfahren
der Anlage zu vermeiden. Neben einer Erfassung eines reinen Schwellenwertes
ist es jedoch auch denkbar, die Eingangsgröße Sonnenintensität in die
Einstellungssteuerung der ausgefahrenen Anlage mit einzubeziehen.
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Grundsätzlich eignet sich das erfindungsgemäße Konzept
für alle
Arten von Sonnenschutzanlagen, um einen jederzeit optimalen Hitzeschutz
und ein Ausblenden der direkten Sonnenstrahlung zu ermöglichen,
gleichzeitig jedoch auch für
einen möglichst
guten Lichteinfall in das Rauminnere zu sorgen. Je nach Art der
Sonnenschutzanlage können
zur Einstellung des Sonnenschutzbehangs ein oder mehrere Stellmotore
erforderlich sein. Ist die Sonnenschutzanlage als Markise ausgeführt, erfolgt
in Abhängigkeit
von den Eingangsgrößen eine
Einstellung der Ausfahrlänge
und/oder der Neigung des Behangs, während bei einer Ausbildung
als Raffstore neben der Steuerung der Ausfahrlänge vor allem die Verstellung
der Lamellenneigung insbesondere im Hinblick auf das Nachführen in
Abhängigkeit
vom Sonnenstand zweckdienlich ist. Selbstverständlich können die Sonnenschutzanlagen
als Innen- oder Außenanlagen
ausgeführt
sein.
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Um eine noch präzisere Nachführung der Einstellung
der Sonnenschutzanlage mit Bezug auf den momentanen Sonnenstand
zu ermöglichen,
ist in weiterer bevorzugter Ausbildung der Erfindung vorgesehen,
daß die
geographischen Koordinaten des Aufstellungsortes der Sonnenschutzanlage
als weitere Eingangsgröße für die Steuerung
der Behangeinstellung dienen.
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Die genaue Information über den
geographischen Längen-
und Breitengrad des Aufstellungsortes erlaubt in Verbindung mit
der Zeiterfassung und der Kenntnis über die geographische Ausrichtung
der Anlage zu jedem Zeitpunkt eine exakte rechnerische Bestimmung
des Sonnenstandes relativ zur Sonnen schutzanlage, wobei die Kenntnis
des genauen Aufstellungsortes auch eine rechnerische Berücksichtigung
der Zeitzone ermöglicht.
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Die geographischen Daten können bei
der Montage der Sonnenschutzanlage eingegeben und abgespeichert
werden, wobei eine besonderes genaue Ermittlung des Standortes mit
Hilfe eines sog. GPS-Empfängers
möglich
ist. Es ist auch denkbar, einen derartigen GPS-Empfänger in
die Anlage zu integrieren, da jedoch die Ermittlung des geographischen
Standortes nur einmalig vorzunehmen ist, ist die Übermittlung
von Daten aus einem mobilen GPS-Empfänger oder eine werkseitige
Voreinstellung aus Kostengründen
zu bevorzugen.
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Insbesondere bei Außenanlagen
ist es von Vorteil, die Steuerung mit einem Windgeber, Regengeber,
Temperaturgeber und/oder Luftfeuchtegeber zu koppeln, die weitere
die Behangstellung beeinflussende Eingangsgrößen erfassen. Die Eingangsgrößen können zum
einen Schutzfunktionen haben, um beispielsweise die Anlage bei zu
starkem Wind, bei Regen oder Frostgefahr einfahren zu können, oder sie
können
gezielt zu einer Variation der Behangeinstellung herangezogen werden,
beispielsweise um bei niedrigen Temperaturen den Einfall direkten
Sonnenlichts in das Rauminnere zu erhöhen, um Heizkosten sparen zu
können.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sonnenschutzanlage betriebsfertig
vormontiert mit allen Sensoren und der vorprogrammierten Steuerung
versehen ist und einen Versorgungsanschluß an ein übliches Haushaltsstromnetz
aufweist. Dem Versorgungsanschluß können neben der Stromversorgung
die Verbindungsleitungen zu den Handschaltern zugeordnet sein. Der
Vorteil einer derartigen Sonnenschutzanlage liegt dar in, daß sie bis
auf den überall
vorhandenen Stromanschluß vollständig autark
arbeitet und nicht auf externe Sensoren oder Steuerungen angewiesen
ist, unabhängig
davon, ob die Sonnenschutzanlage in einem Einfamilienhaus oder als
Teil einer aus mehreren Sonnenschutzanlagen bestehenden Sonnenschutzsystems
eines größeren Gebäudes konzipiert
ist. Das Konzept der autark arbeitenden Sonnenschutzanlage bietet
den Vorteil, daß keine
zusätzlichen
Steuerleitungen in dem Gebäude
verlegt werden müssen
und auch die Inbetriebnahme der Anlage vereinfacht sich und kann ohne
besonders geschultes Personal erfolgen. Es ist keine Programmierung
der Anlage mehr erforderlich. Der Wegfall der Steuerleitungen ist
insbesondere auch ,bei der Nachrüstung
von Altbauten von Vorteil, bei denen derartige Steuerleitungen sehr
aufwendig nachverlegt werden müßten.
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Die Sensoren zur Erfassung der die
Umgebungseigenschaften wiedergebenden Eingangsgrößen sitzen vorzugsweise innerhalb
eines Gehäuses und
sind über
geeignete Kanäle
oder Leiter mit der Umgebung verbunden. Durch diese Maßnahme sind die
Sensoren vor Verschmutzungen oder Beschädigungen weitestgehend geschützt und
der Aufwand für
die elektrische Verdrahtung, die ansonsten bei der Montage der Sonnenschutzanlage
vorgenommen werden muß,
verringert sich.
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In weiterer bevorzugter Ausbildung
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Grundprogrammierung durch
manuelle Eingriffe mit Hilfe einer adaptiv lernfähigen Steuerung veränderbar
ist. Neben dem reinen Handbetrieb, durch welchen die Anlage entsprechend
einer normalen Anlage manuell betätigbar ist, erweitert die adaptiv
lernfähige
Steuerung die Anpassung im Automatikbetrieb an die Benutzerwünsche. Die
adaptiv lernfähige
Steuerung erfaßt
bei einem manuellen Eingriff nicht nur die gewünschte Einstellung sondern
auch die Eingangsgrößen, die
zum Zeitpunkt des manuellen Eingriffs vorgelegen haben. Erfolgt
bei im wesentlichen gleichen Eingangsgrößen wiederholt ein manueller
Eingriff, kann die Steuerung bei einem zukünftigen Erkennen dieser Eingangsgrößen die
wiederholt vorgenommene manuelle Einstellung automatisch anfahren.
Auch eine schrittweise Annäherung
der Grundprogrammierung an die abweichende manuelle Einstellung
mit zunehmender Anzahl von Wiederholungen der manuellen Nacheinstellung
ist denkbar.
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Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen
näher auf
Ausführungsbeispiele
der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Schaubild einer Sensorik zur Ermittlung relevanter
Eingangsgrößen für die Steuerung
von Sonnenschutzanlagen;
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2 einen
Schnitt einer Sonnenschutzanlage mit integrierter Sensorik;
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3 ein
Funktionsschaubild einer mit der Sensorik gemäß 1 oder 2 verknüpften Steuerung;
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4 ein
Funktionsschaubild einer mit der Sensorik gemäß 1 oder 2 verknüpften adaptiv
lernfähigen
Steuerung.
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In 1 ist
eine Sensorik 10 zur Ermittlung aktiver Eingangsgrößen zur
Regelung einer Sonnenschutzanlage 12 (siehe 2) dargestellt, die an eine
Steuerung 14 (siehe 2 und 3) übermittelt werden, die bei
Erreichen definierter Schaltwerte Fahrbefehle an die Antriebe 17 (siehe 3) der Sonnenschutzanlage 12 übermittelt
und so eine automatische Einstellung der Sonnenschutzanlage 12 ermöglicht.
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Die in 1 dargestellte
Sensorik 10 ist in einem separaten Gehäuse 16 untergebracht,
das mit Hilfe von Anschlußleitungen 18 mit
der Steuerung 14 gekoppelt ist. Die Sensorik 10 muß wenigstens
die Eingangsgrößen Uhrzeit/Datum,
Sonnenintensität und
Himmelsrichtung der Sonnenschutzanlage ermitteln, um eine automatische
Steuerung der Sonnenschutzanlage 12 in Abhängigkeit
vom Sonnenstand ermöglichen
zu können.
Insbesondere bei außen
liegenden Sonnenschutzanlagen sind die Erfassung der zusätzlichen
Eingangsgrößen Windgeschwindigkeit
und Außentemperatur
durch die Sensorik 10 sowie ein Regendetektor sinnvoll.
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Zur Ermittlung der Eingangsgröße Uhrzeit/Datum
verfügt
die Sensorik 10 über
einen Funkempfänger 20,
der elektromagnetische Funkuhrsignale empfängt und zur Berechnung des
aktuellen Sonnenstandes an die Steuerung 14 weitergibt.
Der Funkempfänger 20 ist
selbstverständlich
mit einer geeigneten Antenne (nicht dargestellt) ausgebildet, die
einen sicheren Datenempfang standortunabhängig innerhalb des Sendebereichs
sicherstellt. Die Ermittlung des Wochentages und die Sommerzeitkorrektur
können
programmtechnisch in der Steuerung 14 realisiert werden.
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Statt eines Funkempfängers 20 kann
die Sensorik 10 auch über
eine Uhr verfügen,
die die benötigten
Eingangsgrößen bereitstellt.
Allerdings besteht bei unabhängigen
Uhren der Nachteil, daß sich im
Laufe der Jahre Gangabweichungen einstellen oder es infolge von
Stromausfällen
gar zu einer völligen
Verstellung kommt, die einen erneuten manuellen Eingriff mit Stellen
der Uhrzeit erforderlich macht. Demgegenüber bietet die Ermittlung der
Eingangsgröße Uhrzeit/Datum
auf der Basis des Funkuhrprinzips eine nahezu perfekte Ganggenauigkeit
und die Möglichkeit
des automatischen Erst- und Nacheinstellens.
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Die Ermittlung der Eingangsgröße Sonnenintensität erfolgt
mit Hilfe eines Sonnensensors 22, der als Fotowiderstand,
Fotodiode oder Solarzelle ausgebildet ist. Der Sonnensensor 22 ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
unmittelbar auf der Platine des Auswertesystems innerhalb des Sensorgehäuses 16 angeordnet
und über
einen Lichtleiter 24 mit einer auf der Gehäuseaußenwand
sitzenden Linse 26 verbunden. Es ist jedoch auch denkbar,
das lichtempfindliche Element selbst auf der Gehäuseaußenseite zu montieren und die
Verbindung zu der Platine mit Hilfe elektrischer Leitungen herzustellen. Der
Sonnensensor liefert der Steuerung 14 eine Information
darüber,
ob die Sonnenschutzanlage 14 bzw. die von ihr zu verschattende
Fensterfläche überhaupt
einer Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist oder ob beispielsweise infolge
von Bewölkung
ein Ausfahren der Sonnenschutzanlage überhaupt notwendig ist. Umgekehrt
kann der Sonnensensor 22 auch beispielsweise von einer
gegenüber
liegenden Fassade reflektiertes Sonnenlicht erfassen und ein Ausfahren der
Sonnenschutzanlage zur einer Tageszeit bewirken, zu welcher die
Steuerung eigentlich davon ausgeht, daß die betroffene Fassade im
Schatten liegt.
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Zur Erfassung der Eingangsgröße Himmelrichtung,
d.h. der geographischen Ausrichtung der Sonnenschutzanlage 12,
ist ein Richtungssensor 28 vorgesehen, der nach der Montage
au tomatisch die Ausrichtung der Sonnenschutzanlage 12 erkennt, was
bei dem in 1 separat
ausgeführten
Gehäuse 16 der
Sensorik 10 natürlich
voraussetzt, daß dieses sich
in einer genau definierten Lage zur Sonnenschutzanlage befindet.
Der Richtungssensor 28 kann in seiner Ausführung als
elektronischer Kompaß zwei oder
drei Achsen des Erdmagnetfeldes messen und aus den einzelnen Komponenten
des Magnetfeldes die Absolutrichtung berechnen. Für die meisten
Anwendungsfälle
reicht die Messung der beiden Horizontalkomponenten aus, da die
Sonnenschutzanlage und damit der Richtungssensor 28b bei
der Montage mit Hilfe einer Wasserwaage exakt ausgerichtet werden.
Es ist darauf zu achten, daß ferromagnetische Bauteile
der Sonnenschutzanlage, wie z.B. die Antriebsmotoren 17 das
zu messende Erdmagnetfeld nicht stören. Während Störungen innerhalb der Sensorik 10 rechnerisch
kompensiert werden können, sollten
die Antriebsmotore 17 während
der Messungen ausgeschaltet bleiben, um das Meßergebnis nicht zu verfälschen.
Der elektronische Kompaß 28 kann
beispielsweise als Fluxgatesensor oder als magnetoresistiver Sensor
ausgeführt
sein.
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Weiterhin bietet die Sensorik 10 die
Möglichkeit
mit Hilfe eines Windsensors 30 die Eingangsgröße Windgeschwindigkeit
zu erfassen und damit bei starkem Wind eine Gefährdung der Anlage durch mechanische Überbelastung
durch Veranlassen des Einfahrens der Anlage zu vermeiden.
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Grundsätzlich ist als Windsensor ein
herkömmliches
Schalenkreuzanemometer einsetzbar, das jedoch nur die Hoizontalkomponenten
des anstehenden Windes bis zu einer Abweichung von ungefähr 15° aus der
Horizontalen erfassen kann. Bei schräger angreifenden Winden wird
die Eingangsgröße Windgeschwindigkeit
zu niedrig angegeben, bei reinen Auf- oder Fallwinden können derartige Schalenkreuzanemometer
gar kei ne Windbewegung erfassen. Zudem benötigen Schalenkreuzanemometer
relativ viel Platz.
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Bei der in 1 dargestellten Sensorik 10 wird
daher als Windsensor 30 ein Drucksensor eingesetzt, der
im Inneren des Gehäuses 16 angeordnet ist
und über
eine Schlauchverbindung 32 mit der Umgebung in Verbindung
steht. Weitere Sensoren, mit Hilfe derer ein Luftstrom erfaßbar ist,
der als Maß für die Windgeschwindigkeit
gelten kann, sind Thermosonden, bei welchen der Luftstrom einen
elektrisch beheizten Meßfühler abkühlt, so
daß bei
konstanter Heizleistung die Temperatur oder bei konstanter Temperatur
die Heizleistung ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit
ist, oder eine DMS-Schaltung, die die Biegung eines dem Luftstrom
ausgesetzten bestimmten Körpers
als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit
mit Hilfe zweier DMS-Elemente erfaßt und mit einer Brückenschaltung
auswertet. Selbstverständlich
kann statt der Schlauchverbindung 32 der Windsensor 30
wiederum an der Oberfläche
des Gehäuses 16 montiert
sein.
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Um eine gleichwertige Erfassung der
Windgeschwindigkeit aus allen Windrichtungen zu erlauben, verfügt der Windsensor 22 über einen
Sensorkopf (nicht gezeigt), der entweder einen großen Erfassungsbereich
besitzt oder selbstausrichtend ausgebildet ist. Abhängig von
der Geometrie des Sensorkopfes können
unterschiedliche große
Erfassungsbereiche abgedeckt werden, bei denen die Abweichungen
von gemessener zu tatsächlicher
Windgeschwindigkeit z.B. unter 5 % liegen. Hierbei kann auf bekannte
Untersuchungen im Zusammenhang mit Gesamtdrucksonden zurückgegriffen
werden, wobei besonders abgeschirmte Sondenköpfe, wie z.B. Kielsche Sonden
als Geometrievorlage in Frage kommen.
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Alternativ kann der Sensorkopf an
einem beweglichen Flügel
befestigt sein, wobei er einem einfachen Prandtlrohr nachempfunden
sein kann. Der Flügel
muß eine
freie Drehbarkeit entsprechend dem angreifenden Wind gewährleisten
und die Verbindung vom Aufnahmerohr zum Sensor muß flexibel sein,
um die Beweglichkeit des Flügels
nicht einzuschränken.
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Ein völlig anderes Prinzip zur Ermittlung
der Eingangsgröße Windgeschwindigkeit
kann darin bestehen, unmittelbare Verformungen, Vibrationen oder Beschleunigungen
an Teilen der Sonnenschutzanlage zu ermitteln, die als Maß für die Windgeschwindigkeit
gelten können.
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Beispielsweise können durch Wind verursachte
Verformungen mit Hilfe von DMS-Schaltungen ermittelt werden. Diese
werden vorzugsweise an einem stark belasteten Bauteil der Sonnenschutzanlage
angebracht, bei Markisen beispielsweise an einem Markisentragrohr
im Bereich der Armaufnahme oder an den Armprofilen. Die DMS-Schaltung
ist entsprechend der zu ermittelnden Verformung als Viertel-, Halb-
oder Vollbrücke
ausgebildet, wobei die in den Meßstreifen auftretenden Widerstandsänderungen
ein Maß für die Verformung
und damit für
die angreifende Windlast sind.
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Ferner ist es möglich, durch den angreifenden
Wind hervorgerufene Vibrationen oder Beschleunigungen als Maß für die angreifende
Windlast zu erfassen. Hierzu wird in einem vibrationsbelasteten Bauteil
der Sonnenschutzanlage ein Quecksilberschalter zum Erfassen der
Vibrationen und Erschütterungen
bzw. ein z.B. nach dem Piezoprinzip arbeitender Beschleunigungssensor
zur Erfassung der auftretenden Beschleunigungen integriert. Die
oberhalb bestimmter Schwellenwerte geschalteten Impulse werden von
der Steuerung 14 ausgewertet und veranlassen gegebenenfalls
das Ein fahren der Anlage. In diesem Fall ist die Anordnung der Sensoren
im Bereich unter Windlast stark bewegter Bauteile zweckmäßig, wie
z.B. Unterschienen von Raffstoren oder Ausfallprofilen von Markisen.
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Die in 1 dargestellte
Sensorik 10 verfügt weiterhin über einen
Regensensor 34, der Niederschlag bzw. Feuchtigkeit erfassen
kann und insbesondere bei nässeempfindlichen
Sonnenschutzanlagen, wie z.B. Markisen, das Einfahren der Anlage veranlassen
kann.
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Die Sensorik 10 verfügt auch über einen Temperatursensor 36,
dessen Signal als weitere Eingangsgröße für die Steuerung 14 herangezogen
werden kann.
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Die in 1 dargestellte
Sensorik 10, die in einem separaten Gehäuse 16 untergebracht
ist, verfügt
ferner über
einen integrierten Mikrocontroller 38, der einen Multiplexer 40 und
einen Analog/Digital-Wandler 42 (siehe 3) aufweist, wobei der Multiplexer 40 und
der A/D-Wandler 42 in 3 als Teil
der Steuerung 14 dargestellt sind. Der Mikrocontroller 38 ist über eine
Zweidraht- oder Dreidraht-Busleitung 44 mit
der Steuerung 14 verbunden.
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt eines Lamellenraffstores 12,
in dessen Oberschiene 46 eine Sensorik 10 entsprechend
der in 1 dargestellten
Sensorik ohne Gehäuse
und eine Steuerung 14 integriert sind. Die Linse 26,
der Temperatursensor 36 und die Öffnung der mit dem Windsensor 30 verbundenen
Schlauchleitung 32 sind an der Außenseite einer Blende 48 vorgesehen, die
den oberen Teil eines Schachtes 50 abdeckt, in welchem
der Raffstore 12 montiert ist. Der Raffstore 12 verfügt über einen
Lamellenbehang 52, dessen Einzellamellen 54 in 2 in der eingefahrenen Stellung
als Paket gerafft dargestellt sind. Der Raffstore 12 verfügt über zwei
Motoren 17 (siehe 3),
mit Hilfe derer der Lamellenbehang 52 ausfahrbar und die
Neigung der Lamellen 54 einstellbar ist. Die Ansteuerung
der Motoren wird von der Steuerung 14 übernommen, wobei neben einer
rein automatischen Ansteuerung auch ein manueller Eingriff für die Ausfahrlänge und
die Winkeleinstellung des Behangs 52 vorgesehen ist.
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Das in 3 dargestellte
Funktionsschaubild zeigt die Steuerung 14 für die Motoren 17 des Raffstores 12 in 2 mit den zur Ermittlung
relevanter Eingangsgrößen vorgesehenen
Sensoren. Neben dem bereits beschriebenen Temperatursensor 36, Regensensor 34,
Richtungssensor 28, Funkempfänger 20, Sonnensensor 22 und
Windsensor 30 sind zur Ermittlung weiterer Eingangsgrößen die
bereits angesprochenen manuellen Handschalter 56, 58 für die Ausfahrlänge bzw.
die Winkeleinstellung des Behangs 52 dargestellt. Die Handschalter
können
auch in Form einer Fernbedienung ausgeführt sein. Weitere Eingangsgrößen stellen
die mit Hilfe eines Gebers 60 erfaßte Ist-Ausfahrlänge sowie
die mit Hilfe eines weiteren Gebers 62 erfaßte Ist-Winkelstellung
des Behangs 52 dar. Die beiden Geber 60, 62 können beispielsweise
in Form von Drehwinkelgebern an den Motoren 17 vorgesehen
sein.
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Die erwähnten gemessenen oder eingestellten
Eingangsgrößen werden
an den Multiplexer 40 und einen diesem nachgeschalteten
Analog/Digital-Wandler 42 weitergegeben, der die eingehenden Sensorsignale
seriell wandelt. An den Wandler 42 schließt sich
eine Sensorsignalanpassung 64 an, die beispielsweise Kennlinien
linearisiert oder Signalimpulse in eine kontinuierliche Größe umwandelt.
Auf einem EPROM-Speichermodul 66 sind
Ablaufprogramme gespeichert, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
der Sensorsignalanpassung 64 die Ausgangsgrößen zur
Ansteuerung der Motoren 17 erzeugen. Die Steuerprogramme
werden weiterhin vom Inhalt eines Speichers 68 beeinflußt, in welchem Informationen über die
geographische Länge
und Breite des Ausstellungsortes der Sonnenschutzanlage 12 hinterlegt
sind, da nur über
die exakte geographische Angabe eine exakte Ermittlung des Sonnenstandes
relativ zur Sonnenschutzanlage 12 möglich ist. Allerdings ist auch
ohne diese Information mit Hilfe einer Voreinstellung eine gute
Näherung
für viele Einsatzorte
möglich.
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Die Steuerung 14 ist so
aufgebaut, daß die mit
den Handschaltern 56, 58 manuell eingegebenen Werte
für die
Ausfahrlänge
oder die Winkeleinstellung mit Vorrang vor der entsprechend der
gemessenen Eingangsgrößen anhand
der Grundprogrammierung ermittelten Einstellung behandelt werden.
Wird eine manuelle Einstellung für
eine bestimmte Zeit nicht korrigiert, gleicht die Steuerung 14 in
einem vordefinierten Zeitraum von mehreren Stunden die Einstellung
selbständig
wieder an den theoretischen Idealverlauf an. Die Übergänge erfolgen
sigmoidförmig, um
ein möglichst
unauffälliges
Rückstellen
zu ermöglichen.
Die sigmoidförmigen Übergänge werden über Bezier-Kurven
realisiert, die garantieren, daß die Rückführ-Kurve
immer nur einen Wendepunkt besitzt.
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Die von der Funkuhr 20 ermittelten
Eingangsgrößen Tageszeit
und Datum dienen zur Nachführung
des Einstellungswinkels der Lamellen 54 zur Sonnenhöhe, wobei
die Datumsinformation jahreszeitabhängige Änderungen der Sonnenbahn ausgleichen
kann. Für
die Nachführung
werden spezielle Berechnungsformeln in der Steuerung 14 hinterlegt, die
Azimut- und Elevationswinkel der Sonneneinstrahlung berechnen. In
Verbindung mit der durch den Kompaß 28 ermittelten Eingangsgröße Himmelsrichtung
läßt sich
dabei berechnen, ob die Sonne überhaupt
direkt auf die Anlage scheinen kann und welche Relativposition sie
zur Anlage einnimmt. Diese Berechnungen lassen sich durch die in
dem Speicher 68 hinterlegten Informationen über den
geographischen Standort der Anlage 12 weiter präzisieren,
wobei die Daten auch von einem in die Anlage integrierten GPS-Empfänger bereitgestellt
werden können.
Im übrigen
werden die geographischen Daten bei der Montage der Anlage in dem
Speicher 68 abgelegt, beispielsweise durch Übertragung
aus einem mobilen GPS-Empfänger,
unmittelbare Eingabe der geographischen Daten oder die hilfsweise
Eingabe von den geographischen Standort näherungsweise kennzeichnenden
Informationen, wie z.B. Postleitzahlen oder Kfz-Kennzeichen.
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Zur Vereinfachung der Sensorik ist
es auch denkbar, den Richtungssensor 28 wegzulassen und auch
die Ausrichtung der Sonnenschutzanlage in dem Speicher 68 bei
der Montage als Voreinstellung zu hinterlegen.
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Die weiteren Eingangsgrößen Sonnenintensität, Windgeschwindigkeit,
Regen und Temperatur werden so behandelt, daß bei Über- oder Unterschreiten bestimmter
Schwellenwerte ein Einfahren der Anlage von der Steuerung 14 veranlaßt wird.
Gegebenenfalls können
diese Schwellenwerte in Abhängigkeit
von dem durch die Geber 60, 62 ermittelten Ist-
Ausfahrzustand der Anlage 12 variiert werden.
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In 4 ist
eine modifizierte Ausführungsform
der Steuerung 14 dargestellt, die eine adaptive Lernfähigkeit
ermöglicht.
Hierzu ist ein weiteres Speichermodul 70 vorgesehen, in
welchem manuell vorgenommene Eingriffe zusammen mit den zum Zeitpunkt
des Eingriffes vorliegenden Eingangsgrößen abgespeichert werden. Hierdurch
ist es der Steuerung 14 möglich, systematische Eingriffe
in die automatische Steuerung zu erkennen und nach einer statistisch
hinreichenden Anzahl von Wiederholungen die Grundprogrammierung
entsprechend den manuellen Eingriffen abzuändern. Die adaptive Lernfähigkeit
erlaubt eine individuelle Anpassung der Steuerung 14 an
die Benutzergewohnheiten, so daß dieser nach
kurzer Zeit nicht mehr manuell in den automatischen Ablauf der Steuerung 14 eingreifen
muß.
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Eine Rückstellung der Steuerung 14 in
den Ursprungszustand ist durch Eingabe eines speziellen Schaltsignals über die
Handschalter möglich,
wobei die gelernten Daten gelöscht
werden und die Steuerung anschließend wiederum zumindest anfänglich nach
der Grundprogrammierung arbeitet.
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Die Sensorik 10, Steuerung 14 und
Motoren 17 der Sonnenschutzanlage 12 benötigen zur
Versorgung lediglich ein herkömmliches
Haushalts-Stromnetz ohne zusätzliche
Bauteile oder gar Steuerleitungen, wie sie bei bisher realisierten
Systemen anzutreffen sind. Mit dem Anschluß an das Stromnetz ist die
Anlage betriebsbereit, wobei gegebenenfalls lediglich noch die Daten
für die
geographische Lage und/oder die Ausrichtung der Anlage abgespeichert
werden müssen.
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Statt zur Ansteuerung des beschriebenen Raffstores 12 eignet
sich die beschriebene Kombination einer Sensorik 10 mit
einer Steuerung 14 auch zur automatischen Ansteuerung sonstiger
Sonnenschutzanlagen, wie z.B. vom Markisen. Je nach Art der anzusteuernden
Sonnenschutzanlage kann die Steuerung 14 Ausgangssignale
für nur
einen Motor, für
zwei Motoren (siehe Ausführungsbeispiel)
oder auch mehr Motoren erzeugen. Zur Anpassung der Steuerung an
den jeweiligen Typ von Sonnenschutzanlage muß lediglich die Grundprogrammierung
angepaßt
werden, wobei bei angepaßter
Programmierung der Einsatz ein und derselben Einheit aus Sensorik 10 und
Steuerung 14 für
unterschiedlichste Arten von Sonnenschutzanlagen verwendet werden kann.
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Je nach Beschaffenheit der Sonnenschutzanlage
kann auf einzelne Sensoren verzichtet werden, um die Kosten für die Sensorik 10 zu
senken.