DE3314081A1 - Steueranordnung fuer einen elektromotor zur betaetigung der antriebswelle eines beweglichen elementes - Google Patents

Steueranordnung fuer einen elektromotor zur betaetigung der antriebswelle eines beweglichen elementes

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Description

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Steueranordnung für einen Elektromotor zur Betätigung der Antriebswelle eines beweglichen Elementes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für einen Elektromotor zur Betätigung der Antriebswelle eines beweglichen Elementes, zum Beispiel einer Sonnenmarkise, einer Schliesseinrxchtung, einer Reklametafel, einer Kinoleinwand oder dergleichen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Steueranordnung dieser Art wird in der FR-PS 2 455 695 beschrieben. Die Stoppvorrichtung zur Unterbrechung der Motordrehung nach einer bestimmten Winkeldrehung der Antriebswelle besteht in diesem Falle aus einer mechanischen, im rohrförmigen Motorgehäuse untergebrachten Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen die Motorspeisung unterbrechenden Schalter nur dann zu betätigen, wenn das bewegliche Element, beispielsweise ein Rollvorhang oder ein Rollladen usw., eine seiner beiden Endlagen einnimmt, das heisst also im Falle eines Rollladens entweder vollständig geschlossen oder vollständig offen ist. Obwohl diese bekannte Anordnung eine Vorrichtung zur Einstellung dieser beiden Endlagen aufweist, welche wesentlich einfacher zu handhaben ist als ältere Anordnungen dieser Art, erfordert sie die manuelle Betätigung zweier Einstellelemente, welche am einen Ende des Motors selber installiert sind, so dass deren Bedienung nicht immer leicht ist, wenn der Elektromotor und die von ihm anzutreibende Antriebswelle beispielsweise an einer Hausfassade montiert sind. Da ausserdem die Stoppvorrichtung eine mechanische Vorrichtung ist,
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welche zahlreiche, häufig aus einer thermoplastischen Giessmasse gefertigte Komponenten hat und deren Teile daher ziemlich grosse Fertigungstoleranzen und ein für die Funktion erforderliches, nicht unerhebliches Spiel aufweisen, wird die Genauigkeit der Einstellung der gewünschten Endlagen beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art in Form einer kompakten Baueinheit zu schaffen, welche nicht nur die Vorwahl der beiden genauen Endlagen des beweglichen Elements, sondern nach Wunsch auch die Voreinstellung einer oder mehrerer Zwischenstellungen des beweglichen Elements erlaubt und welche einfach und bequem zu bedienen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmässige Ausgestaltungen der Steueranordnung nach der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.
Zur Erfassung der jeweiligen Winkellagen der Antriebswelle kann die Stoppvorrichtung also entweder lediglich mit einem Impulsgenerator oder aber mit einer Kombination aus Impulsgenerator und Winkelstellungsgeber arbeiten.
Die Steueranordnung nach der Erfindung zeichnet sich durch eine kompakte Baueinheit aus, welche direkt innerhalb des Gehäuses des die Antriebswelle betätigenden Motors installiert werden kann und bei welcher die Voreinstellung gewünschter Endlagen des beweglichen Elements sowie nach Bedarf beliebiger
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Zwischen-Stoppstellungen ferngesteuert werden kann, ohne dass von Hand am Motor selber manipuliert werden müsste. Die einmal gewählten Einstellungen der Endlagen bzw. der Stoppstellungen bleiben im Falle eines Netzausfalls erhalten, und zwar selbst dann, wenn während dieses Ausfalls eine Hilfssteuervorrichtung von Hand betätigt wird. Ferner wird die Funktion der Stoppvorrichtung verbessert, und zwar hinsichtlich ihrer Kapazität bezüglich der Anzahl der Umdrehungen der Antriebswelle, hinsichtlich der Genauigkeit der Stoppstellungen sowie der Reproduzierbarkeit dieser Stellungen. Ausserdem können der Stoppvorrichtung auf einfache Weise zusätzliche Funktionen zugeordnet werden, die es beispielsweise erlauben, nach Wunsch den Elektromotor allein oder aber in Verbindung mit weiteren, andere bewegliche Elemente betätigenden Elektromotoren zu steuern, ohne dass dadurch der Raumbedarf der Steueranordnung erhöht wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung der in einem rohrförmigen Motorgehäuse untergebrachten Steueranordnung,
Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch die Darstellung nach Figur 1 ,
Figur 3 ein Blockschaltbild der Steueranordnung,
Figur 4 eine schematische perspektivische Darstellung von Einzelheiten der Steueranordnung, insbesondere des Winkelstellungsgebers und des Impulsgenerators,
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Figur 5 ein elektrisches Schaltbild der Steueranordnung und
Figur 6 das Flussdiagramm der im ROM-Speicher des die logische Verarbeitungseinheit bildenden Mikrorechners enthaltenen Programme.
Nach den Figuren 1 bis 4 ist die Anordnung zur Steuerung des Elektromotors, welcher die Antriebswelle eines nicht dargestellten beweglichen oder verschiebbaren Elements in Drehung versetzt, auf einer gedruckten Schaltung 1 angebracht, die im Innern des Gehäuses des Elektromotors installiert ist. Im betrachteten Beispiel handelt es sich um ein rohrförmiges Gehäuse, und die Steueranordnung befindet sich innerhalb dieses Gehäuses zwischen dem eigentlichen Elektromotor 2 und dem äusseren Flansch 3, der an einer Wand oder dergleichen,, im Falle einer zu steuernden Markise insbesondere an einem Mauerwerk, befestigt wird. An diesem Flansch 3 tritt das Mehrleiterkabel 4 zur Speisung und Steuerung des Elektromotors aus, der mit einem Untersetzungsgetriebe kombiniert ist.
Die Steueranordnung weist eine Stoppvorrichtung auf, die dazu bestimmt ist, die Speisung des Elektromotors nach einer bestimmten Winkeldrehung der Antriebswelle im einen oder anderen Drehsinn zu unterbrechen. Diese Stoppvorrichtung hat einen Winkelstellungsgeber 11, der mit einem Impulsgenerator 40 zusammenwirkt und ständig gemeinsam mit der Antriebswelle 5 des beweglichen Elements rotiert, bei welcher es sich im betrachteten Beispiel um ein Rohr 5 handelt, das um das rohrförmige Gehäuse 6 des Elektromotors 2 drehbar montiert ist. Der Winkelstellungsgeber 11 und der Impulsgenerator 40 geben ständig kodierte digitale Signale ab, die für die
Winkelstellung der Antriebswelle 5 charakteristisch sind und auf eine logische Verarbeitungseinheit 12 übertragen werden, die über ein Eingangs-Ausgangs-Interface 13 mit den Klemmen der den Winkelstellungsgeber 11 und den Impulsgenerator 40 umfassenden Einheit und über ein Ausgangs-Interface 14 mit dem Elektromotor 2 verbunden ist.
Die Steueranordnung hat ferner Schalter MI1 DI1 RG1 SE1, SE2 zur Steuerung der Drehung des Motors 2 und zur Einstellung der gewünschten Stoppstellungen der Antriebswelle 5; diese Schalter sind über ein Eingangs-Interface 15 an die logische Verarbeitungseinheit 12 angeschlossen.
Ein energieunabhängiger und elektrisch programmierbarer und löschbarer Speicher 16 ist über ein Speicher-Interface 17 ebenfalls an die Verarbeitungseinheit 12 angeschlossen. Eine Speiseeinheit 18 ist einerseits an das Netz und andererseits, über die Klemmen Vdd, Vcc, Vss, an die verschiedenen erwähnten Einheiten 11 bis 17 angeschlossen, die mit einer Gleichspannung gespeist werden.
Nach den Figuren 1, 2 und 4 weist die Steueranordnung im betrachteten Beispiel drei Scheiben 21, 22 und 23 auf, die koaxial seitlich nebeneinander drehbar auf einer zur Achse des rohrförmigen Gehäuses 6 parallelen Welle 24 angeordnet sind. Die Scheiben 22 und 23, welche den Winkelstellungsgeber 11 bilden, werden bei jeder Umdrehung der vorangehenden Scheibe mittels eines Uebertragungsritzels 22 bzw. 23 schrittweise um einen Bruchteil einer Umdrehung, im betrachteten Beispiel um 1/10 Umdrehung, angetrieben. Der Winkelstellungsgeber 11 gibt ständig die Winkellage der Antriebswelle 5 an.
Jede der Scheiben 22 und 23 trägt eine gedruckte Schaltung 19 bzw. 20, die fünf konzentrische Spuren aufweist, und zwar eine leitende stetige Geberspur und vier, elektrisch mit dieser Geberspur verbundene unstetige Empfängerspuren, die aus leitenden Abschnitten und diese trennenden, nicht leitenden Abschnitten bestehen. Auf der gedruckten Schaltung 1 sind vor jeder Scheibe fünf leitende Lamellen 22a, 22b, 22c, 22d und 22e für die Scheibe 22 bzw. 23a, 23b, 23c, 23d und 23e für die Scheibe 23 befestigt, welche sich in Kontakt mit jeweils einer der fünf Spuren jeder der gedruckten Schaltungen 19 und 20 befinden. Wenn auf eine der Lamellen 22a oder 23a, die sich in Kontakt mit den Geberspuren befinden, eine Bezugsspannung gegeben wird, dann wird diese Bezugsspannung auf denjenigen Lamellen 22b bis 22e oder 23b bis 23e wirksam, die sich in Kontakt mit einem leitenden Abschnitt der Empfängerspuren befinden. In Abhängigkeit von der Länge der leitenden Abschnitte und ihrer Winkellage auf den Empfängerspuren ergibt sich somit ein Winkelcode jeder Scheibe in Form einer Bezugsspannung, die an den vier Enden der Lamellen 22b bis 22e für die Scheibe 22 bzw. 23b bis 23e für die Scheibe 23 entweder vorhanden ist oder nicht. Dieser Code ist ein digitaler Code mit vier Bits für jede Scheibe, wobei jeder Bit an einem Ende einer Empfängerlamelle abgenommen wird; die leitenden Abschnitte liefern im betrachteten Beispiel zehn verschiedene Code, derart, dass die Signale, die an den mit der gedruckten Schaltung 1 verbundenen Enden der Lamellen 22b bis 22e und 23b bis 23e vorhanden sind, eine Information über die Winkelstellung mit einer Genauigkeit von 1/10 Umdrehung liefern. Bei jeder halben Umdrehung der Antriebswelle 5 führt die Scheibe 22 1/10 Umdrehung aus, und die Scheibe 23 wird ihrerseits jedesmal um 1/10 Umdrehung angetrieben, wenn
die Scheibe 22 eine volle Umdrehung ausführt. Somit verfügt man an den acht Enden der Empfängerlamellen 22b bis 22e und 23b bis 23e über eine digitale Information mit acht Bits, welche die Stellung der Antriebswelle 5 innerhalb eines Gesamtdrehbereichs von maximal 50 Umdrehungen dieser Antriebswelle 5 mit einer Genauigkeit von einer halben Umdrehung kodieren. Die Enden der Geberlamellen 22a und 23a sind elektrisch über leitende Spuren, die auf der gedruckten Schaltung 1 vorgesehen sind, mit den Klemmen 38a bzw. 38b verbunden. Die Enden der Empfängerlamellen 22b bis 22e und 23b bis 23e sind elektrisch paarweise verbunden, das heisst Lamelle 22b mit 23b, usw., und über leitende Spuren der gedruckten Schaltung 1 an die Klemmen 27b bis 27e angeschlossen.
Die erste Scheibe 21 ist kinematisch ständig mit der Antriebswelle 5 über Zahnräder verbunden, deren letztes Zahnrad 25 mit der Innenverzahnung einer fest an der Antriebswelle 5 sitzenden Zahnkrone 26 kämmt. Die rohrförmige Antriebswelle 5 ist ihrerseits kinematisch über eine Antriebsscheibe 28 (Figur 2) mit der Welle 27 des Motors 2 verbunden. Die erste Scheibe 21, welche radiale Schlitze 29 (Figur 4) aufweist, gehört zum Impulsgenerator 40, der einen Messfühler aufweist, welcher aus einem optoelektronischen Element 30 mit einem Sender 31 auf der einen Seite der Scheibe 21 und einem Empfänger 32 auf der anderen Seite der Scheibe 21, jeweils den Schlitzen 29 gegenüberliegend, besteht. Während der Drehung der Scheibe 21 gelangt der vom Sender 31 ausgehende Lichtstrahl jedesmal dann auf den Empfänger 32, wenn ein Schlitz 29 das optoelektronische Element passiert, andernfalls wird der Lichtstrahl durch das Material der Scheibe 21 unterbrochen. Auf diese Weise werden am Ausgang des Empfängers 32 elektrische Impulse erzeugt, deren Frequenz eine
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Funktion der Anzahl der Schlitze und der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 21 ist. Dieser Impulsgenerator 40 liefert an die logische Verarbeitungseinheit 12 eine Information zur Berechnung der genauen Winkelstellung der Antriebswelle 5 innerhalb einer halben Umdrehung, wie sie vom Winkelstellungsgeber 11 angegeben wird. Der Sender 31 und der Ausgang des Empfängers 32 sind elektrisch mit den Klemmen 38c bzw. 37b verbunden.
Die logische Verarbeitungseinheit 12 besteht im betrachteten Beispiel aus einem Mikrorechner TEXAS INSTRUMENTS TMS 1100. Dieser hat die Eingangsklemmen K1, K2, K4 und K8, die auf einem ersten Register R gruppierten Ausgangsklemmen RO bis R10 und die auf einem zweiten Register 0 gruppierten Ausgangsklemmen 02 bis 04.
Die Klemmen 37b, 37c, 37d, 37e und 38a, 38b und 38c (Figur 4) sind an die Eingangsklemmen K1, K2, K4 bzw. K8 und die Ausgangsklemmen R4, R5 bzw. R6 der Einheit 12 angeschlossen, und zwar über entsprechende Eingangsbzw. Ausgangs-Anpassungselemente, die zum Eingangs-Ausgangs- Interface 13 gehören. Jedes Element zur Eingangsanpassung besteht beispielsweise aus einem Transistor 41, dessen Basis über einen Widerstand 42 an eine der Klemmen 37 und über einen Polarisationswiderstand 43 an die Klemme Vdd der Speiseeinheit 18 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 41 ist mit dem Eingang K1 verbunden, und sein Emitter mit dem Ausgang R3, der seinerseits mit der Klemme Vss der Speiseeinheit 18 über einen Ladewiderstand 44 verbunden ist. Die Elemente zur Ausgangsanpassung bestehen beispielsweise aus den Transistoren 45, 46, 47, deren Basen an die Ausgangsklemmen R4, R5 bzw. R6 angeschlossen sind;
-jeder Kollektor der erwähnten Transistoren ist mit der Klemme Vdd der Speiseeinheit 18 verbunden, und jeder Emitter ist an die Klemme Vss der Speiseeinheit über einen Ladewiderstand 48 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren 45, 46, 47 sind ausserdem an die Klemmen 38a, 38b bzw. 38c des Winkelstellungsgebers angeschlossen.
Die Ausgänge R8, R9 der logischen Verarbeitungseinheit 12 sind mit je einem Leistungstransistor 49 verbunden, der Teil des Ausgangs-Interface 14 bildet und dessen Basis über einen Widerstand 50 an die Klemmen R8 bzw. R9 und über einen Polarisationswiderstand 51 an die Klemme Vss der Speiseeinheit angeschlossen ist. Der Emitter jedes dieser Transistoren 49 ist mit der Klemme Vss der Speiseeinheit verbunden, während der Kollektor an die Klemme Vdd über eine Relaisspule 52 angeschlossen ist, welche die Steuerkontakte 53 bzw. 53" aufweist; im geschlossenen Zustand des Steuerkontakts 53 wird der Elektromotor 2 an Spannung gelegt und im einen Drehsinne angetrieben, während im geschlossenen Zustand des anderen Steuerkontäkts 53' der Motor im anderen Drehsinne angetrieben wird.
Wie in Figur 5 dargestellt, weist die durch einen Mikrorechner gebildete logische Verarbeitungseinheit 12 ein Befehlsadressregister 54 auf, das an einen ROM-Speicher 59 angeschlossen ist, in welchem die Folge der Befehle gespeichert wird, die den durch die Einheit 12 auszuführenden Programmen entsprechen. Der ROM-Speicher 59 hat hauptsächlich vier verschiedene Programme (Figur 6): Ein Initialisierungsprogramm P1, ein Verarbeitungsprogramm 92, ein Steuerprogramm P3 für den Elektromotor und ein Programm P4 für die Steuerung der Stoppstellungen .
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Ein RAM-Speicher 58, der zur vorübergehenden Speicherung der Daten dient, ist mit einem Adressenregister 54 und einer arithmetischen und logischen Einheit 55 verbunden, welche die durch die Befehle verlangten Operationen ausführt und den Ablauf der verschiedenen, durch diese Befehle verlangten Zyklen steuert. Die Einheit 55 liest ausserdem die logischen Niveaus der Eingänge K1, K2, K4 und K8. Dieser RAM-Speicher 58 enthält insbesondere eine Zone zur Speicherung der vorgesehenen Stoppstellungen.
Ein Ausgangsnetzwerk 56 ist an das Adressenregister 54 und an die Ausgänge RO bis R9 angeschlossen und besteht aus Schaltkreisen, welche eine getrennte Einstellung jeder der Ausgänge RO bis R9 auf die logischen Niveaus
0 oder 1 erlaubt. Ein zweites Ausgangsnetzwerk 57 ist mit der arithmetischen und logischen Einheit 55 und mit den Ausgängen 02 ' bis 07 verbunden und besteht aus Schaltkreisen, welche die Einstellung der Gesamtheit der Ausgänge 02 bis 07 auf die logischen Niveaus 0 oder
1 über ein programmierbares logisches Netzwerk erlaubt.
Ein energieunabhängiger bzw. nicht flüchtiger Speicher 16, der elektrisch programmierbar und löschbar ist und beispielsweise aus der integrierten Schaltung MOTOROLA MCM 2801 besteht, ist einerseits an die Ausgänge 02 bis 07 und andererseits über das Interface 17 an den Eingang K1 der Einheit 12 angeschlossen. Seine Rolle besteht darin, die vorgesehenen Stoppstellungen selbst während längerer Unterbrechungen der Speisung gespeichert zu halten.
Dieser Speicher 16 ist in sechzehn Worte mit sechzehn Bits gegliedert. Eine Klemme ADQ wird zur Serien-
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übertragung der Adresse und der Daten verwendet und ist einerseits über einen aus den Widerständen 60 und 61
an den Ausgang 04 der Einheit bestehenden Spannungsteiler/und andererseits über zwei Interface-Transistoren 62 und 63 an den Eingang K1 der Einheit 12 angeschlossen; die Basis des Transistors 62 ist mit der Klemme AOQ über einen Widerstand 64 verbunden, der Emitter dieses Transistors 62 ist an die Klemme Vss der Speiseeinheit 18 angeschlossen, und sein Kollektor ist einerseits über einen Polarisierungswiderstand 65 mit der Klemme Vdd und andererseits über einen Widerstand 66 mit der Basis des Transistors 63 verbunden. Der Emitter dieses Transistors 63 ist an den Ausgang R2 der Einheit 12 angeschlossen, welcher selber über einen Ladewiderstand 67 mit der Klemme Vss verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 63 ist mit dem Eingang K1 der Einheit 12 verbunden.
Die Klemmen CTR1, CTR2, CTR3 des Speichers 16 sind an die Klemmen 05, 06 bzw. 07 über Teilerbrücken angeschlossen, welche zum Interface 17 gehören und von denen jede aus den beiden Widerständen 68 und 69 besteht. Diese Klemmen dienen zur Wahl der Arbeitsweise des Speichers 16.
Die Klemme C des Speichers 16 ist mit dem Kollektor eines Transistors 70 verbunden, welcher über einen Ladewiderstand 71 an die Klemme Vcc angeschlossen ist. Der Emitter dieses Transistors 70 ist an die Klemme Vss angeschlossen. Seine Basis ist einerseits über einen Polarisierungswiderstand 72 mit der Klemme Vcc und andererseits über einen Widerstand 73 und einen Kondensator 74 mit der Klemme 03 verbunden, welche ihrerseits über einen Ladewiderstand 75 an die Klemme Vss angeschlossen ist. Die Elemente 70 bis 75, die zum Interface 17 gehören, bilden einen Taktimpulsgenerator für
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den Speicher 16, welcher beim Uebergang des Ausgangs 03 vom logischen Niveau 1 auf das logische Niveau 0 ausgelöst wird.
Die Klemme S des Speichers 16 ist mit dem Kollektor eines Transistors 76 verbunden, der selber über einen Widerstand 77 an die Klemme Vcc angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 76 liegt an der Klemme Vss. Seine Basis ist einerseits über einen Polarisierungswiderstand 78 mit der Klemme Vss und andererseits über einen Widerstand 79 mit der Klemme 02 der Einheit 12 verbunden. Die Elemente 76 bis 79, die zum Interface 17 gehören, bilden einen Inverter und Spannungsadapter, welcher je nach dem am Ausgang 02 der Verarbeitungseinheit 12 herrschenden logischen Niveau den Speicher 16 in Betrieb setzt oder nicht.
Die Schalter MI und DI zur Steuerung der Motordrehung im einen bzw. anderen Sinne werden durch Druckknöpfe gebildet, deren eine Klemme an die Klemme Vss der Speiseeinheit 18 und deren andere Klemme über ein zum Eingangs-Interface 15 gehörendes Interface-Element an die Eingangsklemmen K1 bzw. K2 der Verarbeitungseinheit 12 angeschlossen ist. Dieses Interface-Element hat die Komponenten 41', 42' und 43"·, die den Komponenten 41, 42 bzw. 43 ähnlich sind.
Ein Funktionsschalter R6, der beispielsweise aus einem zwei feste Stellungen aufweisenden Schalter besteht, ist mit einer seiner Klemmen an die Klemme Vss der Speiseeinheit und mit seiner anderen Klemme über die Komponenten 41', 42', 43" des erwähnten Interface-Elements an den Eingang K1 angeschlossen. Dieser Schalter erlaubt es, die Schalter MI, DI in Schalter zur Einstellung der Stoppwinkelstellungen der Antriebs-
welle 5 umzuwandeln.
Ohne dass es erforderlich wäre, zusätzliche Elemente vorzusehen, lässt sich die Steueranordnung nach der Erfindung dazu einrichten, zusätzliche Funktionen auszuführen, nämlich einerseits eine Sicherheitsfunktion für den Fall, dass das bewegliche Element auf ein Hindernis trifft, sowie andererseits eine gleichzeitige Steuerung mehrerer Elektromotoren. Zu diesem Zwecke sind zusätzliche Schaltungsmittel SE1, SE2 mit den Eingängen K2 bzw. K4 über das Interface-Element 41', 42", 43' verbunden. Bei diesen Schaltungsmitteln SE1, SE2 handelt es sich beispielsweise um Kontakte, die in einer Fühlerstange vorn am beweglichen Element vorgesehen sind. Der das Schaltungsmittel SE1 bildende Kontakt ist nur dazu vorgesehen, den Motor stillzusetzen, wenn die Fühlerstange auf ein Hindernis trifft; der das andere Schaltungsmittel SE2 bildende Kontakt ist dafür vorgesehen, in der gleichen Situation die Bewegungsrichtung des beweglichen Elements umzukehren .
Weitere zusätzliche Schaltungsmittel MG, DG und MA sind über das Interface-Element 41', 42', 43' an die Eingänge K4, K8 bzw. K8 angeschlossen. Die beiden ersten steuern mehrere Elektromotoren über mehrere ähnliche oder gleiche Steueranordnungen, wie hier beschrieben. Das Schaltungsmittel MA (M=manuell, A=automatisch) gibt je nach seiner Stellung den Schaltungsmitteln MG1 DG unterschiedliche Prioritäten gegenüber den Schaltern MI, DI. Eine derartige Steueranordnung ist in der französischen Patentanmeldung Nr. 81 14623 der gleichen Anmelderin beschrieben. Die zusätzlichen Funktionen können somit gleichzeitig wie die Funktionen der Steuerung der Motordrehung und der Stillsetzung des Motors durch einen einzigen Mikrorechner gewährleistet
werden, dessen im ROM-Speicher 59 enthaltene Programme zur Verarbeitung der Gesamtheit dieser Funktionen vorgesehen sind. Das stellt einen zusätzlichen Vorteil der Erfindung dar. weil diese zusätzlichen Funktionen ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Steueranordnung (allgemein-individuell) und ohne eine Vergrösserung des Platzbedarfes für die in jeden Elektromotor eingebaute Steueranordnung ausgeführt werden.
Die Programme P1 bis P4 , die im ROM-Speicher 59 gespeichert sind, sind auf Figur 6 dargestellt. Das Initialisierungsprogramm P1 weist Befehle auf, deren letzter dem ersten Befehl des im Verarbeitungsprogramm P2 enthaltenen Unterprogramms 81 zur Abfragung der Eingänge vorangeht. Der letzte Befehl des Unterprogramms 81 geht dem ersten Befehl eines Unterprogramms 82 voran, welches prüft, ob wenigstens eines der Schaltungsmittel MI, DI, MG, DG, MA, SE1, SE2, RG betätigt wurde. Der letzte Befehl des Unterprogramms 82 ist ein bedingter Rufbefehl an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 83 zum Lesen der durch den Winkelstellungsgeber 11 gegebenen Position oder an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 84, welches die Stellung des Funktionsschalters RG prüft. Der letzte Befehl des Unterprogramms 83 ist ein unbedingter Rufbefehl an den ersten Befehl des Unterprogramms 81 zur Abfragung der Eingänge.
Der letzte Befehl des Unterprogramms 84 ist ein bedingter Rufbefehl an die Adresse des ersten Befehls des zum Programm P4 gehörenden Unterprogramms 85 zur Verarbeitung der erhaltenen Befehle oder an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 89 zur Verarbeitung der erhaltenen Befehle, welches zum Steuerprogramm P3 für den Elektromotor gehört.
Der letzte Befehl des Unterprogramms 85 geht dem ersten Befehl des Unterprogramms 86 zum Lesen der durch den Winkelstellungsgeber 11 und den Impulsgenerator 40 gegebenen Position voraus. 0er letzte Befehl des Unterprogramms 86 geht dem ersten Befehl des Unterprogramms 87 zur Prüfung der Stellung der Schalter MI, DI voraus. Der letzte Befehl des Unterprogramms 87 ist ein bedingter Rufbefehl an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 85 oder an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 88 zur Registrierung und zur Sicherung der eingestellten Stoppstellungen. Der letzte Befehl des Unterprogramms 88 ist ein unbedingter Rufbefehl an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 8 1 .
Der letzte Befehl des Unterprogramms 89 zur Verarbeitung der erhaltenen Befehle geht dem ersten Befehl des Unterprogramms 90 zum Lesen der durch den Winkelstellungsgeber gegebenen Position voraus. Der letzte Befehl des Unterprogramms 90 geht dem ersten Befehl des Unterprogramms 91 voraus, welches dazu dient, die durch den Winkelstellungsgeber gegebene Position mit den gespeicherten Stoppstellungen zu vergleichen. Der letzte Befehl des Unterprogramms 91 geht dem ersten Befehl des Unterprogramms 92 zur Ausführung der erhaltenen Befehle voraus. Der letzte Befehl des Unterprogramms 92 geht dem ersten Befehl des Unterprogramms 93 zur Prüfung der Stillsetzung des Motors voraus. Der letzte Befehl des Unterprogramms 93 ist ein bedingter Rufbefehl an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 89 oder an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 81 .
Wenn die Steueranordnung an Spannung gelegt wird oder
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bei jeder erneuten Einschaltung der Speisespannung führt die Verarbeitungseinheit 12 das Initialisierungsprogramm P1 aus, dessen Rolle darin besteht, in diesem Augenblick die im energieunabhängigen Speicher 16 vorhandenen Daten auf den RAM-Speicher 58 zu übertragen. Im Ruhezustand sendet die Verarbeitungseinheit 12 Impulsfolgen vermittels des Abfrageprogramms 81 an die Abfrageausgänge RO, R1. Ferner erhält die Verarbeitungseinheit 12 zur gleichen Zeit, in der sie Impulse aussendet, einerseits an der Eingangsklemme K1 die Informationen über die Stellungen der beiden Schalter MI, RG, und andererseits über die Eingangsklemmen K2, K4 und K8 die Informationen über die Stellungen der Schalter DI und SE1 bzw. MG und SE2 bzw. DG und MA, und zwar vermittels des Eingangs-Interface 15. Wenn kein Schaltungsmittel betätigt ist, läuft das Unterprogramm 83 ab, und die Impulsfolge wird auf die Ausgänge Rt1 R5, R6 übertragen, wobei der Ausgang R3 auf dem logischen Niveau 1 gehalten wird, während die Informationen über die Winkelstellung, die vom Winkelstellungsgeber 11 und dem Impulsgenerator 40 angegeben wird, an die Eingänge K1, K2, K4 und K8 gelangen und auf den RAM-Speicher 58 der Einheit 12 übertragen werden.
Um die erste Endlage des beweglichen Elements einzustellen, schliesst der Bedienende den Schalter RG und den Schalter MI. Die Schliessung dieser Schalter wird durch den die Verarbeitungseinheit 12 bildenden Mikrorechner am Eingang K1 durch das Abfrageprogramm 81 gelesen. Das Unterprogramm 82 stellt fest, dass der Schalter MI betätigt worden ist, und das Unterprogramm 84 stellt fest, dass der Schalter RG sich in Schliessstellung befindet. Das Unterprogramm 85 zur Verarbeitung der erhaltenen Befehle bewirkt die Ein-
schaltung des logischen Niveaus 1 am Ausgang R8, was zur Folge hat, dass die Spule 52 gespeist wird und demzufolge der Steuerkontakt 53 des Relais schliesst, so dass der Motor im einen Drehsinne gespeist wird und das bewegliche Element in Richtung auf seine erste Endlage bewegt. Dabei werden der Winkelstellungsgeber 11 und der Impulsgenerator 40 gleichzeitig mit der Antriebswelle 5 angetrieben. Solange der Schalter MI geschlossen bleibt, liest das Unterprogramm 86 die durch Winkelstellungsgeber 11 und Impulsgenerator 40 angegebene Winkelstellung; das Unterprogramm 87 stellt fest, dass der Schalter MI geschlossen ist und überträgt das Programm an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 85. Um die erste Endlage genau zu erreichen, kann der Bedienende nacheinander die Schalter MI und DI benutzen, um das bewegliche Element im einen oder anderen Sinne zu bewegen.
Wenn die erste~ Endlage des beweglichen Elements erreicht ist, lässt der Bedienende den Schalter los. Das Unterprogramm 85 bewirkt am Ausgang R8 das logische Niveau O1 wodurch die Speisung der Spule 52 unterbrochen wird und folglich der Elektromotor 2 anhält. Das Unterprogramm 87 stellt fest, dass die Schalter MI und DI losgelassen worden sind, und sendet das Programm an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 85 .
In diesem Augenblick drückt der Bedienende gleichzeitig auf die die Schalter MI und DI bildenden Druckknöpfe, was einer Stopp-Operation entspricht, und dann drückt er auf den Schalter MI, was der ersten einzustellenden bzw. zu speichernden Endlage entspricht. Die gleichzeitige Schliessung der Schalter MI und DI wird an den Eingangsklemmen K1, K2 festgestellt, welche das Unter-
-21-
piogfamm 87 auf den ersten Befehl des Unterprogramms 88 zur Registrierung und Sicherung der Stoppstellungen leiten. Die Schliessung des Schalters MI zeigt dem Unterprogramm 88 an, dass die zu speichernde Stoppstellung der ersten entspricht. Das Unterprogramm läuft dann ab. Die durch den Winkelstellungsgeber gegebene Position wird in ein Register des RAM-Speichers 58 übertragen und dann, mittels der arithmetischen und logischen Einheit 55 und des Ausgangsregisters 57, auf den Speicher 16, wo sie gespeichert wird. Dieser Speicher 16 ist, wie erwähnt, ein energieunabhängiger, elektrisch löschbarer und programmierbarer Speicher, derart, dass die in ihm gespeicherten Daten selbst in dem Falle erhalten bleiben, dass die Speisespannung über längere Zeiten ausfällt.
In analoger Weise wird die zweite Endlage eingestellt, indem der Schalter RG geschlossen wird und dann der Schalter DI betätigt wird, um das bewegliche Element in diese zweite Stellung zu bewegen-, diese Stellung wird gespeichert, indem zunächst beide Schalter MI1 DI geschlossen werden und dann der Schalter DI betätigt wird .
In der gleichen Weise kann das bewegliche Element automatisch in irgendwelchen Zwischenstellungen angehalten werden. Um eine dieser Zwischen-Stoppstellungen einzustellen, wird das bewegliche Element in diese Stoppstellung gebracht, und dann werden gleichzeitig die Schalter MI und DI zweimal hintereinander betätigt, was die Speicherung der durch den Winkelstellungsgeber 11 und den Impulsgenerator 40 gegebenen Position in einem Register des RAM-Speichers 58 und ihre Uebertragung in den Speicher 16 zur Folge hat. Diese Operationen werden, wie vorstehend erwähnt, durch das Unterprogramm
a ·
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8 8 a u κ g ο f ü h i· t. .
Wenn die Einstelloperationen beendet sind, dann öffnet der Bedienende den Funktionsschalter RG. Das bewegliche Element kann dann gesteuert werden.
Wenn der Bedienende kurz einmal zum Beispiel den Schalter MI schliesst, ohne gleichzeitig den Schalter DI zu betätigen, dann stellt das Abfrageunterprogramm 81 fest, dass dieser Schalter MI geschlossen ist, und das Unterprogramm 82 stellt fest, dass mindestens ein Steuerschalter betätigt worden ist; das Unterprogramm 84 stellt fest, dass der Schalter RG offen ist, was eine Uebertragung des Programms auf den ersten Befehl des Unterprogramms 89 zur Folge hat. Dieses Unterprogramm 89 signalisiert, dass der Schalter MI einmal betätigt worden ist, was einem Befehl zur Bewegung des beweglichen Elements bis in seine erste Endlage, ohne Stopp in irgend einer gespeicherten Zwischenstellung, entspricht. Das Unterprogramm 90 liest dann die durch den Winkelstellungsgeber 11 und. den Impulsgenerator 40 gegebene Winkelstellung der Antriebswelle 5, und das Unterprogramm 91 vergleicht die gelesene Stellung mit der ersten gespeicherten Endlage. Wenn beide Stellungen verschieden sind, dann bewirkt das Unterprogramm 92 die Erregung der Relaisspule 52 und damit die Schliessung des Steuerkontakts 53, wodurch der Elektromotor im ersten Drehsinne und entsprechend die Antriebswelle, der Winkelstellungsgeber 11 und der Impulsgenerator 40 angetrieben werden.
Das Unterprogramm 93 stellt fest, dass der Elektromotor dreht, was die Uebertragung des Programms an die Adresse des ersten Befehls des Unterprogramms 89 zur Folge hat. Wenn die durch den Winkelstellungsgeber 11 und den Impulsgenerator 40 gelesene Stellung mit der
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ersten gespeicherten Endlage zusammenfällt, dann schaltet das Unterprogramm 92 die Speisung der Spule 52 ab, der Elektromotor 2 hält an, und das Programm 93 stellt fest, dass der Motor stillgesetzt wurde, was zur Folge hat, dass das Programm auf den ersten Befehl des Unterprogramms 81 übertragen wird.
Während der Bewegung des beweglichen Elements in seine erste Endlage kann vor der Fühlerstange ein Hindernis vorhanden sein, welches die Kontakte SE1 oder SE2 schliefst. Die Schliessung des Kontaktes SEI, welche am Eingang K2 der Verarbeitungseinheit 12 gelesen wird, hat zur Folge, dass das Unterprogramm 89 einen unbedingten Stoppbefehl aussendet, der durch das Unterprogramm 92 ausgeführt wird, woraufhin die Speisung des Elektromotors unterbrochen wird. Die Schliessung des Kontaktes SE2, welche am Eingang K4 der Verarbeitungseinheit 12 gelesen wird, hat zur Folge, dass das Unterprogramm 81 einen unbedingten Befehl zur Aenderung der Motordrehrichtung aussendet, woraufhin der Elektromotor im umgekehrten Sinne angetrieben wird, bis die zweite Endlage erreicht ist.
Wenn man beispielsweise von der ersten Endlage ausgeht, dann ist es möglich, die Bewegung des beweglichen Elements so zu steuern, dass es in einer voreingestellten Zwischenstellung anhält. Zu diesem Zwecke betätigt man den Schalter DI, der die Bewegung in die zweite Endlage steuert, indem man ihn zweimal hintereinander kurz schliesst-, diese beiden kurzen Impulse werden am Eingang K2 der Bearbeitungseinheit 12 gelesen. Das Unterprogramm 89 erzeugt daraufhin einen Befehl zur Bewegung des beweglichen Elements mit Stopp in einer Zwischenlage; dieser Befehl wird nach dem Lesen der gegebenen Position durch den Winkelstellungs-
geber 11 und den Impulsgenerator 40 <..nd nach Vergleich mit den voreingestellten Positionen durch das Unterprogramm 92 ausgeführt, so dass der Steuerkontakt 53' infolge Erregung des betreffenden Relais 52 geschlossen und der Motor daher im zweiten Drehsinne angetrieben wird. Wenn das Unterprogramm 91, welches die gelesene Position mit der voreingestellten Zwischen-Stoppstellung vergleicht, feststellt, dass beide Positionen Übereinstimmen, dann führt das Unterprogramm 92 den Stoppbefehl aus, was durch das Unterprogramm 93 geprüft wird. Das Programm wird dann zum ersten Befehl des Abfrage-Unterprogramms 81 geleitet.
Im Fall einer Unterbrechung der Speisung, also eines Ausfalls der Speiseeinheit 18, werden alle Schaltungen der Steueranordnung abgeschaltet. Während der Unterbrechung bleiben die vorgesehenen Stopp-Stellungen jedoch im energieunabhängigen Speicher 16 gespeichert, selbst wenn die Unterbrechung sehr lange (beispielsweise mehrere Jahre) andauert.
Es ist möglich, eine manuelle Hilfssteuerung zu betätigen, um die Antriebswelle 5 in Drehung zu versetzen. Der Winkelstellungsgeber 11 und der Impulsgenerator 40 folgen der Winkelstellung dieser Welle.
Bei Wiederherstellung der Speisespannung liefert die Speiseeinheit 18 alle zur Funktion der Vorrichtung erforderlichen Spannungen. Die Verarbeitungseinheit 12 bewirkt automatisch über die Adresse des ersten Befehls des Initialisierungsprogramms P1 dessen Ablauf. Während der Ausführung dieses Programms werden die im energieunabhängigen Speicher 16 enthaltenen Daten über die Elemente 62, 64, 65 des Interface 17 auf den RAM-Speicher 58 übertragen. Gleichzeitig geben der Winkel-
stellungsgeber 11· und der Impulsgenerator 40 die Winkellage der Antriebswelle 5 an, selbst wenn diese während der Unterbrechung der Speisung verändert worden ist. Die ganze Anordnung funktioniert dann unter den gleichen Bedingungen wie vor dem Ausfall der Speisung, ohne dass es erforderlich wäre, die Stopp-Lagen neu einzustellen.
Die Bewegung des beweglichen Elements in irgendeine seiner voreingestellten Positionen kann in der gleichen Weise wie durch die Schalter MI1 DI auch durch die Schalter MG1 DG gesteuert werden, welche gleichzeitig mehrere Steueranordnungen gemäss der vorliegenden Erfindung steuern, und zwar entsprechend einem Prioritätsbefehl, der von der Stellung des zu jeder Steueranordnung gehörenden Schalters MA abhängt. Wie in der französischen Patentanmeldung Nr. 81 14623 beschrieben, sind die von den Schaltern MG, DG herrührenden Befehle gegenüber den von den Schaltern MI, DI herrührenden Befehlen dann bevorrechtigt, wenn dieser Schalter MA offen ist, was einem automatischen Betrieb entspricht; alles läuft dann so ab, als ob man einen der Schalter MI oder DI betätigt hätte. Wenn der Schalter MA geschlossen, das heisst auf Handbetrieb eingestellt ist, dann sind die von den Schaltern MG, DG herrührenden Befehle nur während der Zeit bevorrechtigt, während der sie geschlossen gehalten werden.
Gemäss einer zweiten, nicht dargestellten Ausführungsform kann auf den Winkelstellungsgeber 11 auch verzichtet werden; es ist dann nur ein Impulsgenerator vorhanden, beispielsweise ähnlich dem Impulsgenerator 40 in dem anhand der Figuren 1 bis G beschriebenen Ausführungsbeispiel. In diesem Falle weist das Interface 13 ein einziges Interfaceelement 41-42-43
auf, welches zwischen den Eingang K1 und den Ausgang des Empfängers 32 geschaltet ist. Der energieunabhängige Speicher 16 sowie sein Interface 17 sind nicht vorhanden und durch einen Akkumulator ersetzt, der an die Klemme Vdd der Speiseeinheit 18 angeschlossen ist. Alle anderen Elemente und Einheiten sind identisch mit denen des ersten Ausführungsbeispiels .
Die Programme P1, P2, P3, P4 der ersten Ausführungsform bleiben unverändert, ausgenommen die Unterprogramme 83, 90 und 86 zur Lesung der durch den Impulsgenerator 40 gegebenen Position, welche durch Unterprogramme ersetzt werden, die die Stellung der Antriebswelle durch Vorwärts- oder Rückwärtszählung der vom Impulsgenerator 40 gelieferten Impulse berechnen.
Die Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform ist ähnlich der der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Der Akkumulator hält die Speisung aller Schaltungen bei einem Netzausfall aufrecht. Er wird automatisch aufgeladen, wenn die Netzspannung vorhanden ist. Auf diese Weise werden die im RAM-Speicher 58 gespeicherten Informationen erhalten, auch ohne die Notwendigkeit, einen zusätzlichen energieunabhängigen Speicher verwenden zu müssen. Allerdings ist bei dieser Anordnung die Aufrechterhaltung des Speicherinhalts nur für begrenzte Zeit, beispielsweise mehrere Monate, gewährleistet.
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Claims (3)

  1. PATENTANSPRUECHE
    Ί 7) Steueranordnung für einen Elektromotor (2) zur Betätigung der Antriebswelle (5) eines beweglichen Elements, zum Beispiel einer Sonnenmarkise, einer Schliesseinrichtung, einer Reklametafel oder dergleichen, mit einer Stoppvorrichtung zum automatischen Abschalten des Elektromotors (2) nach einer bestimmten Winkeldrehung der Antriebswelle (5) im einen oder anderen Drehsinne, mit Einstellvorrichtungen zum Einstellen der den gewünschten Stoppstellungen entsprechenden Winkellagen der Antriebswelle (5) und mit Steuerschaltern (MI,DI) zur Steuerung der Motordrehung, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoppvorrichtung einen durch die Antriebswelle (5) in Rotation versetzten Impulsgenerator (40) aufweist, der dazu eingerichtet ist, ständig ein Informationen über die Drehung der Antriebswelle (5) lieferndes Signal abzugeben, dass eine dieses Signal erhaltende logische Verarbeitungseinheit (12) vorgesehen ist, an welche der Ausgang des Impulsgenerators (40) über ein Eingangs-Ausgangs-Interface (13) angeschlossen ist und welche über ein Ausgangs-Interface (14) mit dem Elektromotor (2) verbunden ist, dass die Einstellvorrichtungen aus Schaltern (MI1DI1RG) bestehen, welche über ein Eingangs-Interface (15) an die logische Verarbeitungseinheit (12) angeschlossen sind, dass diese logische Verarbeitungseinheit (12) einen Arbeitsspeicher (58) zur Speicherung der den gewünschten Stoppstellungen entsprechenden Informationen aufweist, dass an die logische Verarbeitungseinheit (12) ausserdem ein elektrisch programmierbarer und löschbarer, energieunabhängiger Speicher (16) oder ein Akkumulator zur
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    Beibehaltung der den gewünschten St^ppstellungen entsprechenden Informationen bei einem Ausfall der Speisung angeschlossen ist, und dass die logische Verarbeitungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, einerseits ständig das vom Impulsgenerator (40) gelieferte Signal zu analysieren, die Winkellage der Antriebswelle (5) zu berechnen und· sie mit der gewünschten Stoppstellung bzw. den gewünschten Stoppstellungen zu vergleichen und andererseits den Elektromotor (2) abzuschalten, sobald die berechnete Winkellage und die gewünschte Stoppstellung übereinstimmen.
  2. 2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ständig die Winkellagen der Antriebswelle (5) angebender Winkelstellungsgeber (11) vorgesehen ist, welcher mehrere, koaxial nebeneinander angeordnete Scheiben (21,22,23) aufweist, von denen alle Scheiben (22,23) ausser der ersten dazu eingerichtet sind, bei jeder vollen Umdrehung der vorangehenden Scheibe schrittweise um den Bruchteil einer Umdrehung weitergedreht zu werden, wobei die Genauigkeit der angegebenen Winkellage einer Umdrehung oder einem bestimmten Bruchteil einer Umdrehung entspricht, und dass die erste Scheibe (21) des Winkelstellungsgebers (11) ständig kinematisch mit der Antriebswelle (5) verbunden ist, einen Teil des Impulsgenerators (40) darstellt und dazu eingerichtet ist, der logischen Verarbeitungseinheit (12) eine Information zur Berechnung der genauen, vom Winkelstellungsgeber (11) angegebenen Winkellage der Antriebswelle (5) innerhalb einer Umdrehung oder eines Bruchteils einer Umdrehung zu liefern.
  3. 3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er einen an die logische
    Verarbeitungseinheit (12) angeschlossenen Funktionsschalter (RG) aufweist, mit welchem wenigstens einer der Steuerschalter (MI1DI) zur Steuerung der Motordrehung in einen Schalter zur Einstellung der gewünschten Winkellagen der Antriebswelle (5) umwandelbar ist.
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