DE3314081C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für
einen Elektromotor zur Betätigung der Antriebswelle
eines beweglichen Elementes, zum Beispiel einer Sonnenmarkise,
einer Schließeinrichtung, einer Reklametafel,
einer Kinoleinwand oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 38 451 ist eine Steueranordnung dieser Art
für einen zahnärztlichen Behandlungsstuhl bekannt.
Über den Lageistwertgeber wird dabei lediglich ausgesagt,
daß es sich um einen von der Antriebswelle getakteten
Istwertzähler handelt, der je nach Drehrichtung
des Motors vor- oder rückwärtszählt.
Aus der DE-OS 30 12 902 ist eine Schaltvorrichtung für
den elektrischen Antrieb einer Aufrollstange von
Rolläden, Rollvorhängen oder dergleichen mit einer
Stoppvorrichtung zur Unterbrechung der Motordrehung bekannt,
welche aus einer mechanischen, in einem rohrförmigen
Motorgehäuse untergebrachten Vorrichtung
besteht und dazu eingerichtet ist, einen die Motorspeisung
unterbrechenden Schalter nur dann zu betätigen,
wenn der Rolladen entweder vollständig geschlossen
oder vollständig offen ist. Zur Einstellung
dieser beiden Endlagen ist eine Vorrichtung vorgesehen,
welche die manuelle Betätigung zweier Einstellelemente
erfordert, die 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, die 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.
Aus der deutschen Zeitschrift "Feinwerktechnik und
Micronic", Bd. 76, 1972, Heft 4, Seiten 172 bis 177,
ist die Verwendung mehrerer, durch Getriebe untersetzter
Scheiben als Winkelcodierer bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen
Art in Form einer kompakten Baueinheit zu
schaffen, welche auf einfache Weise die Ist-Stellung
des beweglichen Elements nicht nur elektronisch,
sondern auch, zur Vermeidung eines Verlustes der
Information über die Ist-Stellung im Falle einer
Spannungsunterbrechung, mechanisch erfaßt und in
bequemer Weise die Voreinstellung einer oder mehrerer
Zwischenstellungen des beweglichen Elements ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Steueranordnung
nach der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 2.
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
Zwischen-Stoppstellungen ferngesteuert werden kann,
ohne daß von Hand am Motor selber manipuliert werden
müßte. Die einmal erwählten 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 zeigt
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung
der in einem rohrförmigen Motorgehäuse untergebrachten
Steueranordnung,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch die Darstellung
nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Steueranordnung,
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung
von Einzelheiten der Steueranordnung, insbesondere des
Winkelstellungsgebers und des Impulsgenerators,
Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild der Steueranordnung
und
Fig. 6 das Flußdiagramm der im ROM-Speicher des die
logische Verarbeitungseinheit bildenden Mikrorechners
enthaltenen Programme.
Nach den Fig. 1 bis 4 ist die Anordnung zur
Steuerung des Elektromotors, welcher die Antriebswelle
eines 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 MI, DI, RG,
SE 1, SE 2 zur Steuerung der Drehung des Motors 2 und zur
Einstellung der gewünschten Stoppstellunen 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 Fig. 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
Übertragungsritzels 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 22 a, 22 b, 22 c, 22 d und
22 e für die Scheibe 22 bzw. 23 a, 23 b, 23 c, 23 d und 23 e
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 22 a oder 23 a, die sich in Kontakt mit den
Geberspuren befinden, eine Bezugsspannung gegeben wird,
dann wird diese Bezugsspannung auf denjenigen Lamellen
22 b bis 22 e oder 23 b bis 23 e 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 22 b bis 22 e für die Scheibe 22 bzw.
23 b bis 23 e 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 22 b bis 22 e und 23 b bis 23 e 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 22 b
bis 22 e und 23 b bis 23 e 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 22 a und 23 a sind elektrisch über leitende
Spuren, die auf der gedruckten Schaltung 1 vorgesehen
sind, mit den Klemmen 38 a bzw. 38 b verbunden. Die Enden
der Empfängerlamellen 22 b bis 22 e und 23 b bis 23 e sind
elektrisch paarweise verbunden, das heißt Lamelle 22 b
mit 23 b, usw., und über leitende Spuren der gedruckten
Schaltung 1 an die Klemmen 27 b bis 27 e 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 (Fig. 2) mit der Welle 27 des
Motors 2 verbunden. Die erste Scheibe 21, welche
als Inkrementalgeber radiale Schlitze 29 (Fig. 4) aufweist, gehört zum
Impulsenerator 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
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 38 c bzw.
37 b verbunden.
Die logische Verarbeitungseinheit 12 besteht im
betrachteten Beispiel aus einem Mikrorechner TEXAS
INSTRUMENTS TMS 1100. Dieser hat die Eingangsklemmen
K 1, K 2, K 4 und K 8, die auf einem ersten Register R
gruppierten Ausgangsklemmen R 0 bis R 10 und die auf
einem zweiten Register O gruppierten Ausgansklemmen 02
bis 04.
Die Klemmen 37 b, 37 c, 37 d, 37 e und 38 a, 38 b und 38 c
(Fig. 4) sind an die Eingangsklemmen K 1, K 2, K 4 bzw.
K 8 und die Ausgangsklemmen R 4, R 5 bzw. R 6 der Einheit
12 angeschlossen, und zwar über entsprechende Eingangs-
bzw. 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 K 1
verbunden, und sein Emitter mit dem Ausgang R 3, 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 R 4, R 5 bzw. R 6 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
38 a, 38 b bzw. 38 c des Winkelstellungsgebers angeschlossen.
Die Ausgänge R 8, R 9 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 R 8 bzw.
R 9 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 Steuerkontakts 53′ der Motor im
anderen Drehsinne angetrieben wird.
Wie in Fig. 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 (Fig.
6): Ein Initialisierungsprogramm P 1, ein Verarbeitungsprogramm
P 2, ein Steuerprogramm P 3 für den Elektromotor
und ein Programm P 4 für die Steuerung der Stoppstellungen.
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 K 1, K 2, K 4 und K 8. 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 R 0 bis R 9 angeschlossen und besteht
aus Schaltkreisen, welche eine getrennte Einstellung
jeder der Ausgänge R 0 bis R 9 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 K 1 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 Serienübertragung
der Adresse und der Daten verwendet und ist
einerseits über einen aus den Widerständen 60 und 61
bestehenden Spannungsteiler an den Ausgang 04 der Einheit 12 und andererseits über zwei
Interface-Transistoren 62 und 63 an den Eingang K 1 der
Einheit 12 angeschlossen; die Basis des Transistors 62
ist mit der Klemme ADQ 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 R 2 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 K 1 der Einheit 12 verbunden.
Die Klemmen CTR 1, CTR 2, CTR 3 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
den Speicher 16, welcher beim Übergang des Ausgangs 03
vom logischen Niveau 1 auf das logische Niveau 0
ausgelöst wird.
Die Klemme 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 K 1 bzw. K 2 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 RG, 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 K 1 angeschlossen. Dieser
Schalter erlaubt es, die Schalter MI, DI in Schalter
zur Einstellung der Stoppwinkelstellungen der Antriebswelle
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 SE 1, SE 2 mit
den Eingängen K 2 bzw. K 4 über das Interface-Element
41′, 42′, 43′ verbunden. Bei diesen Schaltungsmitteln
SE 1, SE 2 handelt es sich beispielsweise um Kontakte,
die in einer Fühlerstange vorn am beweglichen Element
vorgesehen sind. Der das Schaltungsmittel SE 1 bildende
Kontakt ist nur dazu vorgesehen, den Motor stillzusetzen,
wenn die Fühlerstange auf ein Hindernis
trifft; der das andere Schaltungsmittel SE 2 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
K 4, K 8 bzw. K 8 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 MG, DG
unterschiedliche Prioritäten gegenüber den Schaltern
MI, DI. Eine derartige Steueranordnung ist in der französischen
Patentanmeldung 81 14 623 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 P 1 bis P 4, die im ROM-Speicher 59
gespeichert sind, sind in Fig. 6 dargestellt. Das
Initialisierungsprogramm P 1 weist Befehle auf, deren
letzter dem ersten Befehl des im Verarbeitungsprogramm
P 2 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, SE 2, 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 P 4 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
P 3 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. Der 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
81.
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 ersen Befehls des Unterprogramms
81.
Wenn die Steueranordnung an Spannung gelegt wird oder
bei jeder erneuten Einschaltung der Speisespannung
führt die Verarbeitungseinheit 12 das Initialisierungsprogramm
P 1 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 R 0, R 1. Ferner erhält die Verarbeitungseinheit
12 zur gleichen Zeit, in der sie
Impulse aussendet, einerseits an der Eingangsklemme K 1
die Informationen über die Stellungen der beiden
Schalter MI, RG, und andererseits über die Eingangsklemmen
K 2, K 4 und K 8 die Informationen über die
Stellungen der Schalter DI und SE 1 bzw. MG und SE 2 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 R 4, R 5, R 6 übertragen, wobei der Ausgang R 3
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 K 1, K 2, K 4 und K 8 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 K 1 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 Einschaltung
des logischen Niveaus 1 am Ausgang R 8, 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 R 8 das logische
Niveau 0, 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 K 1, K 2 festgestellt, welche das Unterprogramm
87 auf den ersten Befehl des Unterprogramms 88
zur Registrierung und Sicherung der Stoppstellungen
leisten. 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 MI, 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 Übertragung in
den Speicher 16 zur Folge hat. Diese Operationen
werden, wie vorstehend erwähnt, durch das Unterprogramm
88 ausgeführt.
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 Übertragung 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 Impulsgnerator 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 Übertragung 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
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 SE 1 oder SE 2
schließt. Die Schließung des Kontaktes SE 1, welche am
Eingang K 2 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 SE 2, welche am Eingang K 4 der Verarbeitungseinheit
12 gelesen wird, hat zur Folge, daß das Unterprogramm
81 einen unbedingten Befehl zur Änderung 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 K 2 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 Winkelstellungsgeber
11 und den Impulsgenerator 40 und nach Vergleich
mit den voreingestellten Positionen durch das Unterprogramm
82 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 P 1 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 gibt der Winkelstellungsgeber
11 die
Winkellage der Antriebswelle 5 an, selbst wenn diese
während der Unterbrechung der Speisung verändert worden
ist. Die ganze Anordnung funktioniert dann unter nahezu 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 MI, DI auch durch die
Schalter MG, 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 81 14 623 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.
Claims (4)
1. Steueranordnung für einen Elektromotor (2) zur
Betätigung der Antriebswelle (5) eines beweglichen
Elements, zum Beispiel einer Sonnenmarkise, einer
Schließeinrichtung, einer Reklametafel oder dergleichen,
- a) mit Steuerschaltern (MI, DI) zur Steuerung der Motordrehung,
- b) mit einer Stoppvorrichtung zum automatischen Abschalten des Elektromotors (2) nach einer bestimmten Winkeldrehung der Antriebswelle (5),
- c) mit einem digitalen, von der Antriebswelle (5) getakteten Lageistwertgeber und
- d) mit einer logischen Verarbeitungseinheit (12), die einen Arbeitsspeicher (58) zur Speicherung der den gewünschten Stoppleistungen entsprechenden Informationen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lageistwertgeber (11)
mehrere, koaxial nebeneinander angeordnete Scheiben
(21, 22, 23) aufweist, von denen
- 1. alle Scheiben (22, 23) außer der ersten
- 1.1 mit einer Winkelcodierung versehen sind und
- 1.2 bei jeder vollen Umdrehung der vorangehenden Scheibe schrittweise um den Bruchteil einer Umdrehung weitergedreht werden, und
- 2 die erste Scheibe (21) des Winkelstellungsgebers
(11)
- 2.1 als Inkrementalgeber ausgebildet und
- 2.2 ständig kinematisch mit der Antriebswelle (5) verbunden ist.
2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen an die logische Verarbeitungseinheit
(12) angeschlossenen Funktionsschalter
(RG) aufweist, mit welchem wenigstens einer der Steuerschalter
(MI, DI) zur Steuerung der Motordrehung in
einen Schalter zur Speicherung der gewünschten Stoppstellungen
im Arbeitsspeicher umwandelbar ist.
3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet
daß an die logische Verarbeitungseinheit
(12) ein elektrisch programmierbarer und löschbarer,
energieunabhängiger Speicher (16) zur Beibehaltung der
den gewünschten Stoppstellungen entsprechenden Informationen
bei einem Ausfall der Speisung angeschlossen
ist.
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