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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung des Neigungswinkels
der Lamellen einer Lamellenjalousie in Abhängigkeit vom aktuellen Sonnenhöhenwinkel,
mit einem Antriebsmotor zum Antreiben der Lamellen um ihre horizontale Drehachse,
und mit einer elektrische Steuerung für den Antriebsmotor.
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Derartige Schaltungen zur Einstellung des Neigungswinkels von Lamellenjalousien
sind bekannt. Der Neigungswinkel der Lamellen wird bei den bekannten Schaltungen
normalerweise nach Wahl der-Benutzer eingestellt. Eine jeweilige Anpassung des-Neigungswinkels
an den Sonnenhöhenwinkel erfolgt nur nach der subjektiven Einschätzung des zuständigen
Benutzers. Nachteilig ist es dabei, daß die Anpassung des Neigungswinkels nicht
durch die tatsächlich vorliegenden Lichtverhältnisse, sondern durch die subjektive
Einschätzung der l,ichtverhältnisse des Bedienungspersonals erfolgt. In der Regel
wird daher nicht die optimale Ausbeute an indirektem Licht in die Räume gelangen
können, unter Umständen wird - bei Unaufmerksamkeit des Bedienungspersonals - auch
die unerwünschte direkte Lichteinstrahlung in die Räume anzutreffen sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Steuerschaltung der
eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Neigungswinkel der Lamellen
einer Lamellenjalousie im wesentlichen stetig oder stufenweise voll-automatisch
dem jeweils aktuellen Sonnenhöhenwinkel nachgeführt wird.
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Diese Aufgabe wird bei der Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Steuerung einen Funktionsgenerator enthält, der ein dem
aktuellen Sonnenhöhenwinkel näherungsweise proportionales Referenzsignal an einen
Signalumsetzer abgibt, und daß der Signalumsetzer den Antriebsmotor mit einem der
Änderung des Referenzsignals entsprechenden Lamellenstellsignal ansteuert.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, d.lß in Abilängigkeit
von dem Referenzsignal, welches dem Sonnenhöhenwinkel als Funktion der Tageszeit
simuliert, der Neigungswinkel der Lamellen jeweils so eingestellt wird, daß direkte
Einstrahlung des Sonnenlichts zuverlässig vermieden wird, daß jedoch andererseits
möglichst viel indirektes Licht in die hinter der Lamellenjalousie liegenden Räume
gelangt, so daß die künstliche Beleuchtung mit minimalem Energieaufwand betrieben
werden kann und ein sicherer Schutz vor unerwünschten direkten Lichtstrahlen vermieden
wird.
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13esurl(lers bevorzugt gibt der Signalumsetzer jeweils nur dann ein
Lamellenstellsignal an den Antriebsmotor ab, wenn die Änderung des Referenzsignals,
d.h.
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die Änderung des Sonnenhöhenwinkels, einen vorgegebenen Wert überschritten
hat. Der Neigungswinkel wird also stufenweise verstellt, das ständige Nachführen
bzw. ein allzu häufiges Verstellen des Neigungswinkels, welches die Aufmerksamkeit
der in den Innenräumen befindlichen Menschen ablenken könnte, unterbleibt. Dasselbe
Ergebnis läßt sich erzielen, wenn der Signalumsetzer jeweils nur ndch vorgegebenen
Zeitintervallen ein Lamellenstellsignal abgibt, welches die Änderung des Referenzsignals
kennzeichnet und zu einer zugeordneten Neigungsverstellung führt.
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Das Referenzsignal, d.h. der Sonnenhöhenwinkel als Funktion der Tageszeit,
besitzt einen von Sonnenaufgang bis 12 Uhr stetig ansteigenden, und anschließend
bis Sonnenuntergang stetig abfallenden Verlauf. Am 21. Juni, der Sommer-Sonnenwende,
erreicht der Sonnenhöhenwinkel um die Mittagszeit seinen größten Wert, Sonnenaufgang
und Sonnenuntergang erfolgen zum frühesten bzw. spätesten Zeitpunkt. Am 21. Dezember,
der Winter-Sonnenwende , erreicht der Sonnenhöhenwinkel - zur Mittagszeit - seinen
kleinsten Maximalwert, Sonnenaufgang und Sonnenuntergang erfolgen zum spätesten
bzw. frühesten Zeitpunkt.
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Für die einzelnen Tage des Jahres ergibt sich jeweils eine spezielle
Kurve.
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Das Referenzsignal, d.h. der Sonnenhöhenwinkel als Funktion der Zeit,
läßt sich auf verschiedencrlei Weise verwirklichen, wobei der aktuellen Tag jeweils
Parameter dieser Referenzkurve ist. So läßt sich die Referenzkurvenschar, z.B. für
bestimmte Tage des
Jahres in einem Festwertspeicher speichern und
jeweils-die aktuelle Referenzkurve auslesen. Besonders bevorzugt wird jedoch das
jeweils aktuelle#Referenzsignal durch eine Dreieck- Funktion angenähert. Der Funktionsgenerator
enthält zu diesem Zweck eine astronomische Zeitschaltuhr, die den Zeitpunkt des
Sonnenaufgangs für den aktuellen'Kalendertag gespeichert hält. Der Funktionsgenerator
enthält ferner ein Proportionalglied, welches ein zeitproportionales zu- oder abnehmendes
Referenzsignal an den Signalumsetzer liefert. Die zeitliche Anderung des linear
zunehmenden und linear abnehmenden Referenzsignals entspricht einer mittleren Änderung
der tatsächlichen Kurven. Das Proportionalglied wird bei bzw. eine vorgegebene Zeit
nach Sonnenaufgang von der astronomischen Zeitschaltuhr gestarte#t und gibt dann
ein zeitproportional ansteigendes Referenzsignal ab. Eine vorgegebene Zeit nach
dem Start, bevorzugt gegen 12 Uhr, wird dann dem #roportionalglied - entweder von
der Zeitschaltuhr oder von einer weiteren Uhr - zugeführt, das Referenzsignal nimmt
dann von dem erreichten Wert an zeitproportional ab. Eine vorgegebene Zeit nach
dem Umkehrzeitpunkt wird ein Stoppsignal an das Proportionalglied abgegeben, welches
dann die Abgabe des Referenzsignals beendet, und z.B. den Referenzausgang kurzschließt.
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Da der Sonnenhöhenwinkel als Funktion der Tageszeit jeweils einenzu
12 Uhr symmetrischen Verlauf besitzt, ist das Referenzsignal ebenfalls zum Umkehr-Zeitpunkt,
nämlich 12 Uhr mittags, symmetrisch.
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Das Proportionalglied läßt sich in besonders einfacher Weise als Stellmotor
verwirklichen, auf dessen
einer oder Welle eine Scheibe sitzt,
an derem Umfang/mehrere Steuerstifte in vorgegebenem Umfangsabstand voneinander
angeordnet sind. Als zeitproportional ansteigende bzw. abnehmende Größe die#nt der
Drehwinkel, den die Motorwelle, und damit die Scheibe mit den Steuerstiften zurücklegt.
Der Stellmotor wird von der astronomischen Zeitschaltuhr bei Sonnenaufgang bzw.
eine vorgegebene Zeit nach Sonnenaufgang eingeschaltet. Nach einem ersten Drehwirskel
gelangt (?in erster Steuerstift in Eingriff mit einela Steuerschalter und schließt
dadurch einen Steuerkreis.
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Der Antriebsmotor stellt dann die Lamellen vom ersten Neigungswinkel
in den zweiten Neigungswinkel.
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Nach Erreichen eines zweiten vorgegebenen Drehwinkels gelangt der
Steuerstift wieder in Steuereingriff und bewirkt, daß der Antriebsmotor die Lamellen
in eine dritte Winkellage stellt. Wird anschließend - gegen 12 Uhr - das Umkohrsignal
am Stellmotor empfangen, so wird dadurch das in Drehrichtung umgekehrt. Wenn der
Steuerstift wieder zum vorgegebenen zweiten Drehwinkel zurückehrt, erfolgt eine
Ve r'; i#eiiun<; vom dritten Neigungswinkel in den zweiten Neigungswinkel etc.
Erreicht der Steuerstift schließlich wieder seine Ausgangslage, schaltet sich der
Stellmotor - von selbst oder durch ein Stoppsignal -ab. Auf diese Weise ist ein
Tages zyklus durchlaufen.
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Die Lamellenstellung wurde - in Stufen - jeweils optimal an den tatsächlichen
Sonnenhöhenwinkel angepaßt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindung sind durch die Merkmale
der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erwindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Sonnenhöhenwinkel als Funktion
der Uhrzeit, für verschiedene. Tage des Jahres; eingezeichnet ist eine linearisierte
Näherung. einer dieser Kurven, welches als erfindungsgemäßes Referenzsignal verwendet
wird; und Fig. 2 ein Blockschaltbild der Erfindung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Kurvenschar zeigt en Sonnenhöhenwinkel
- jeweils für den 48. Breitengrad -als Funktion der Uhrzeit, an verschiedenen Kalendertagen.
Der Sonnenhöhenwinkel beginnt am 21. Dezember d.h. der Winter-Sonnenwende, um 8.15Uhr
bei 0°, steigt stetig an und erreicht gegen 12 Uhr das Maximum von etwa 180. Anschließend
fällt die Kurve wieder stetig ab und erreicht gegen 15.45 h wieder 00. Die Kurve
ist symmetrisch zu einer Ordinate, die durch die Uhrzeit 12 Uhr hindurchläuft. Die
Kurven für alle anderen Kalendertage sind vom gleichen Kurventyp, lediglich das
Maximum der Kurve verschiebt sich vom 21. Dezember (Winter-Sonnenwende) bis zum
21. Juni hin (Sommer-Sonnenwende) zu höheren Werten. Ebenso verschieben sich die
Schnittpunkte mit der Abßisse - d.h. mit dem Sonnenhöhenwinkel von O0 - vom 21.
Dezember bis zum 21. Juni einerseits für den Sonnenaufgang zu sehr frühen Zeitwerten
hin, andererseits für den Sonnenuntergang zu sehr späten Zeitwerten.
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Die am 21. Febraur bzw. 20. Oktober vorliegende
Sonnenhöhenwinkel/Uhrzeit-Funktion
ist in Fig. 1 durch eine zeitproportional ansteigende, bei 12 Uhr das Maximum erreichende,
und anschließerd zeitproportional fallende Rampenfunktion angencihert. Diese Näherung
erster Ordnung gibt insbesondere in den Morgenstunden und Abendstunden die-exakte
Sonnenwinkel/Uhrzeit-Funktion relativ (Jeflclu wieder, lediglich gegen 12 Uhr treten
etwas größere Abweichungen auf. Eingetragen ist ferner eine Näherung zweiter Ordnung
- gestrichelt eingetragen - bei welcher der aufsteigende bzw. abfallende Kurvenzug
durch zwei Geradenabschnitte angenähert ist, wodurch eine sehr genaue Übereinstimmung
zwischen der Näherungskurve und der exakten Kurve erreicht wird.
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Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung zur
Steuerung des Neigungswinkels der Lamellen. Ein Funktionsgenerator 4 hesitzt- eine
astronomische Zeitschaltullr 12, die den Zeitpunkt des Sonnenaufgangs t des aktuellen
Kalendertags a gespeichert hält und abgibt und zu diesem Zeitpunkt ein Proportionalglied
14 startet, welches ein zeitproportionales zu- oder abnehmendes Referenzsignal an
einen Signalumsetzer 6 abgibt. Das Proportionalglied 14 besteht aus einem Stellmotor,
an dessen Welle eine Scheibe 18 mit einem Steuernocken oder Steuerstift 19 befestigt
ist. Zum Zeitpunkt des Sonnenaufgangs ta - oder ein vorgegebenes Zeitintervall später
- wird der Stellmotor 16 von der astronomischen Zeitschaltuhr mittels eines Startsignals
gestartet und läuft dann mit konstanter Drehgeschwindigkeit Der dabei zurückgelegte
Drehwinkel stellt das zeitproportionale Referenzsignal da@ . 13e i Erreichen eines
ersten vorgegebenen Drehwinkels kann
taktiert der Steuerstift 19
einen Steuerschalter 20.
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E;Leuerstift 19 und Steuerschalter 20 bilden zusammen eine Vergleichsschaltung
10, die einen Auslöseimpuls abgibt, wenn der. vom Stellmotor zurückgelegte Drehwinkel
einen bzw. verschiedene vorgegebene Drehwinkel überschreitet. Der Auslöseimpuls
wird dem Signalumsetzer 6 zugeführt, der bei Empfang eines Auslöseimpulses jeweils
ein entsprechendes Lamellenstell-~;signal an den Antriebsmotor 8 abgibt, wodurch
der Neigungswinkel der Lamellen entsprechend verstellt wird.
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Da das vom Funktionsgenerator 4, d.h. von der Zeitschaltuhr 12 und
dem Stellmotor 16, gelieferte Referenzsignal gemäß der in Fig. 1 dargestellten Näherungskurve
erster Ordnung linear bis etwa 12 Uhr anwachsen, und anschließend wieder mit derselben
Steigung abfallen soll, wird die Drehbewegung des Stellmotors 16 gegen 12 Uhr durch
ein Umkehrsignal in der Richtung umgekehrt. Der vom Steuerstift an der Scheibe der
Motorwelle dann in Rückwärtsrichtung mit konstanter Drehgeschwindigkeit durchlaufene
Drehwinkel löst bei vorgegebenen diskreten Drehwinkeln wiederum Auslösesignale aus,
die dem Signalgeber zugeführt werden, der daraufhin entsprechende Lamellenstellsignale
-an den Antriebsmotor 8 liefert.
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Mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung läßt
sich die in Fig. 1 dargestellte zweite Näherung der Sonnenhöhenwinkel/Uhrzeit-Funktion
leicht dadurch als Referenzsignal gewinnen, daß der Stellmotor 16 bei Erreichen
vorgegebener Uhrzeiten T auf eine langsamere Drehgeschwindigv keit (vormittags)
umgeschaltet bzw. von der langsameren auf die schnellere Drehgeschwindigkeit (nachmittags)
zurückgeschaltet
wird.
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In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird bei einem
Referenzsignal (Drehwinkel des Stellmotors 16) das einem Sonnenhöhenwinkel von 120
entspricht, von einer ersten, stark abschirmenden Stellung der Lamellen in eine
zweite, weiter geöffnete Stellung gebracht. Bei überschreiten desjenigen Referenzsignals,
we] ches 280 entspricht, werden die Lamellen in eine dritte Stellung geschwenkt.
Im Sommer, wenn der Sonnenhöhenwinkel um dieMittags- ~ zeit 42 überschreiten kann,
werden die Lamellen in eine vierte Stellung geschwenkt. Kehrt anschließend der Sonnenhöhenwinkel
unter 420 bzw. unter 280 bzw.
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unter 120 zurück, so werden die Lamellen von der vierten in die dritte,
bzw. in die zweite, bzw.
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in die erste Stellung zurückgeschwenkt.