DE3715244C2 - Auf mindestens einen Umwelteinfluss ansprechende Stelleinrichtung für den aufklappbar gelagerten Deckel einer Dachluke, insbesondere für eine Lichtkuppel - Google Patents
Auf mindestens einen Umwelteinfluss ansprechende Stelleinrichtung für den aufklappbar gelagerten Deckel einer Dachluke, insbesondere für eine LichtkuppelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine auf mindestens einen Umwelt
einfluß wie Luftfeuchtigkeit, Niederschlag oder Licht an
sprechende Stelleinrichtung für den aufklappbar gelagerten
Deckel einer Dachluke, insbesondere für eine Lichtkuppel,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Art ist aus
der DE 32 23 808 C2 bekannt. Dort handelt es sich um eine
Stelleinrichtung zum automatischen Öffnen und Schließen
von Kippfenstern. Der Handgriff dieses Kippfensters bildet
ein Gehäuse, das einen Getriebemotor, eine elektronische
Steuerung mit Stromversorgung und einen Sensor aufnehmen
kann. Der Sensor soll dort die Qualität der Raumluft
überwachen und bei Erreichen bestimmter Grenzwerte der
Verunreinigung das Fenster öffnen, was über den Elektromotor
und ein an diesen angeschlossenes Gestänge erfolgt. Für
die beiden Grenzlagen des Kippfensters sind je ein
Endschalter vorgesehen, die durch Arme betätigt werden,
die an einem drehbaren Schaft, der mit dem Elektromotor
koppelbar ist, befestigt sind.
Diese Endschalter sprechen somit nur auf vorbestimmte
Drehpositionen des genannten Schaftes an, d. h. nur dann,
wenn das Fenster vollständig geschlossen oder vollständig
in die vorbestimmte offene Kippstellung bewegt ist. Hat
sich das Fenster verklemmt oder befindet sich ein Gegenstand
zwischen dem Fensterrahmen und einem Blendrahmen, so schaltet
der Motor nicht ab, was zu gefährlichen Situationen führen
kann.
Eine weitere, ähnliche Stelleinrichtung ist aus der DE
23 63 978 A1 bekannt.
Darin wird eine Einrichtung
mit einer Lichtkuppel beschrieben, bei welcher ein
Stellglied für die Lichtkuppel von einem Schaltglied betätigt
wird. Dem Schaltglied ist ein Wind- und/oder Regenfühler zu
geordnet, dessen Signale dem Stellglied über das Schaltglied
zugeleitet werden. Der Zweck dieser Einrichtung ist, die
Lichtkuppel beim Einsetzen von Wind und/oder Regen automa
tisch zu schließen. Windfühler und Regenfühler können als
Wetterfühler an einem gemeinsamen Träger angeordnet werden
und über eine gemeinsame Leitung mit dem Schaltglied in Ver
bindung stehen, um dadurch eine Leitung einzusparen.
Trotz dieser letztgenannten Maßnahme ist bei dieser bekann
ten Einrichtung noch immer nachteilig, daß sie aus mehreren
Teilen besteht, die untereinander durch mehrere Leitungen
verbunden werden müssen. Das Anbringen einiger dieser Teile
selbst, unter anderen des Schaltglieds und des Wetterfühlers,
sowie das Anbringen der Leitungen, ist in gefährdeter Umge
bung, wie z.B. in einem Fabrikgebäude, kostspielig, da für die
Einhaltung von einschlägigen Bauvorschriften und für hinrei
chende Personen- und Sachschutzmaßnahmen gesorgt werden
muß.
Es sind noch andere auf Wettereinflüsse ansprechende Einrich
tungen zum Betätigen von z.B. an Fenstern angeordneten
Schutzelementen, wie z.B. Storen, bekannt. Beispielsweise sind
aus CH-5 54 996 oder US-38 02 479 Fühler bekannt, die auf Wärme-
oder Lichteinstrahlung oder auf Feuchtigkeit ansprechen und
einen Mechanismus zum Senken von Storen steuern können.
Bei einer Anwendung solcher auf Wettereinflüsse ansprechenden
Steuereinrichtungen zum Schließen von Dachluken, Lichtkup
peln und dergleichen stellt sich das Problem der zeitrichti
gen Abschaltung des Stellmotors, einerseits wenn der Deckel
seine Endlage tatsächlich erreicht hat, andererseits aber
auch wenn ein Fremdkörper zwischen Deckel und Rahmen der Luke
eingeklemmt wurde.
Endschalter für Stellmotoren von Deckeln und Dächern, die zur
Lösung dieses Problems benötigt werden, sind an sich bekannt.
DE-26 26 014 C2 beschreibt eine Einrichtung an einem Fahrzeug-
Schiebedach, bei welcher ein Steuermittel für den Endschalter
von derselben Antriebswelle betätigt wird wie das Schiebedach
selbst. DE-31 37 351 A1 beschreibt eine Einrichtung an einem Fahr
zeug-Fenster, bei welcher ein auf dichte Annäherung oder Be
rührung ansprechender kapazitiver oder induktiver Fühler den
Motor über eine elektronische Schaltung abstellt. DE-30 15 836 A1
beschreibt eine Einrichtung an einem Fahrzeug-Schiebedach,
bei welcher ein auf Druck ansprechender Fühler den Motor über
einen Schalter oder ein magnetisch betätigtes Schutzrohr-
Relais abstellt. Gemäß DE-33 25 311 A1 oder DE-34 11 198 A1 kann der
Fühler aus einem auf Druck oder Verformung ansprechenden
leitfähigen Elastomer bestehen, dessen Widerstandsänderung
den Motor über eine elektronische Schaltung abstellt. Ein
Schaltkreis, mit welchem ein Stellmotor wahlweise in zwei
Richtungen betätigt und von einem Endschalter abgestellt wer
den kann, ist beispielsweise DE-31 49 609 A1 zu entnehmen.
Diesen bekannten Einrichtungen mit Endschaltern ist der Nach
teil gemeinsam, daß der Endschalter separat vom Stellmotor
angeordnet ist, so daß zwischen dem Fühler, dem Endschalter,
dem Motor und dem Schaltungsteil mehrere entsprechende Lei
tungen zu führen sind, was - wie vorstehend dargelegt - be
sonders in gefährdeter Umgebung, wie z.B. in einem Fabrikge
bäude, nachteilig und kostspielig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stelleinrichtung der ein
gangs angegebenen Art zu schaffen, welche integriert ausge
bildet ist, um den Bedarf an Platz und an zu verlegenden
Leitungen minimal zu halten und somit die Anschaffungs- und
Installationskosten zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan
spruch 1 angegebene Kombination von Merkmalen gelöst. Vor
teilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Stellein
richtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein wesentlicher mit der erfindungsgemäßen integrierten
Stelleinrichtung erreichter Vorteil ist, daß die Abschaltung
des Elektromotors nicht davon abhängig ist, daß der Deckel
der Dachluke tatsächlich in seine Endstellung kommt, d. h. auf
seinem Rahmen oder auf einer daraufliegenden Dichtung auf
liegt. Mit ein und derselben kostengünstigen Abschaltein
richtung wird einerseits immer derselbe voreingestellte An
preßdruck des Deckels auf seinen Rahmen oder auf eine dar
aufliegende Dichtung erreicht, andererseits erfolgt aber die
gewünschte Abschaltung, auch wenn der Deckel nicht geschlos
sen ist, und zwar insbesondere dann, wenn der Deckel sich
schlechthin verklemmt hat oder wenn ein Gegenstand zwischen
dem Deckel und dem Rahmen eingeklemmt wird. Dieser Vorteil
kommt besonders zum Tragen, wenn die Dachluke auf Befehl des
Fühlers selbsttätig geschlossen wird, da dieser Schließvor
gang ohne Aufsicht erfolgt: ein stillstehender aber nicht
abgeschalteter Motor würde beschädigt werden und könnte sogar
eine Brandursache bilden. Daher ist die erfindungsgemäße
integrierte Stelleinrichtung insbesondere zur Verwendung in
einer Umgebung mit erhöhten Brandschutzauflagen geeignet.
Es sind mit der erfindungsgemäßen integrierten Stellein
richtung noch weitere wesentliche Vorteile erreichbar. Ein
Teil des Gehäuses kann auf kostensparende Weise die Leiter
platte für den Fühler oder zumindest für den von der Umwelt
beeinflußbaren Teil des Fühlers bilden oder diese Leiter
platte einfassen. Auch kann, je nach dem zu fühlenden Umwelt
einfluß und je nach dem verwendeten Dielektrikum oder Halb
leiter, ein Teil des Gehäuses, um Platz und/oder Fertigungs
kosten zu sparen, aus dem Dielektrikum oder Halbleiter für
den von der Umwelt beeinflußbaren Teil des Fühlers bestehen
oder diesen einfassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der Zeichnungen näher beschrieben, in denen einander gleiche
oder entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen.
bezeichnet werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine durchsichtige Perspektivzeichnung einer an
einer Lichtkuppel eines Daches montierten
erfindungsgemäßen Stelleinrichtung,
Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Draufsicht der Stell
einrichtung,
Fig. 3 eine Darstellung des Prinzips der integrierten Bau
weise der Stelleinrichtung,
Fig. 4 einen Schnitt durch das Gehäuse in der Ebene A-A
der Fig. 3 zur besonderen Darstellung einer Varian
te eines Endschalters für die Stelleinrichtung,
Fig. 5 einen axialen Längsschnitt durch das Gehäuse der
Fig. 3 zur besonderen Darstellung einer anderen
Variante eines Endschalters für die Stelleinrich
tung,
Fig. 6 ein Blockschema einer ersten Variante einer elek
trischen Schaltung der Stelleinrichtung, und
Fig. 7 ein Blockschema einer zweiten Variante einer elek
trischen Schaltung der Stelleinrichtung.
Im nachstehenden wird die Erfindung mit Bezug auf eine Licht
kuppel beschrieben, die sich beispielsweise auf dem Dach
eines Gebäudes befindet. Die Erfindung ist aber auf alle
Arten von Dackluken anwendbar, deren Deckel aufklappbar gela
gert ist und beim Auftreten von vorbestimmten Umwelteinflüs
sen wie Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Licht, Rauch, Hitze
und dergleichen in vorbestimmter Weise betätigt, nämlich ge
schlossen oder gegebenenfalls geöffnet werden soll.
Besonders in der Perspektivzeichnung der Fig. 1 ist sichtbar,
daß eine Stelleinrichtung 1 zwischen dem Deckel 2 einer
Lichtkuppel, die sich beispielsweise auf dem Dach eines Ge
bäudes befindet, und einem feststehenden Rahmen 3 der Licht
kuppel, der sich an dem die Lichtkuppel tragenden Teil des
Daches befindet, angeordnet ist. Am Rahmen 3 kann eine nicht
dargestellte Dichtung vorgesehen sein, mittels welcher die
Lichtkuppel abgedichtet wird, wenn sie geschlossen ist. Ein
Gehäuse 4 der Stelleinrichtung 1 ist in seiner äußeren Form
im wesentlichen als länglicher Zylinder ausgebildet.
Das Gehäuse 4 ist beispielsweise in Nähe eines seiner Enden
mit einer Befestigungsstelle 5 versehen, die einer Befesti
gungsstelle 6 des Rahmens 3 entspricht. Die beiden Befesti
gungsstellen 5 und 6 sind aneinander angelenkt. Auch am Ende
des Gehäuse 4 ist eine gegenüber dem Gehäuse 4 ein- und aus
fahrbare Hubstange 7 angeordnet, die an ihrem außerhalb des
Gehäuses liegenden Ende mit einer Befestigungsstelle 8 verse
hen ist. Die Befestigungsstelle 8 entspricht einer Befesti
gungsstelle 9 des Deckels 2. Die beiden Befestigungsstellen 8
und 9 sind aneinander angelenkt. Somit ist die Stelleinrich
tung 1 zwischen dem Deckel 2 und dem feststehenden Rahmen 3
der Lichtkuppel gelenkig befestigt.
In einer Variante könnte die Befestigungsstelle 6 an einem
den Rahmen der Lichtkuppel tragenden Teil des Daches in Nähe
der Lichtkuppel angeordnet sein, wobei das Gehäuse 4 an die
sem Teil des Daches beispielsweise über eine entsprechende,
länglich ausgebildete Befestigung oder mittels eines zwischen
den Befestigungsstellen 5 und 6 angeordneten Zwischenglieds
befestigt sein könnte. Auch können die Befestigungsstelle 5
und die Hubstange 7 am selben Ende oder an entgegengesetzten
Enden des Gehäuses 4 angeordnet sein. Derartige Stelleinrich
tungen sind an sich bekannt und eingangs erwähnt worden,
daher wird deren Befestigung nicht in allen ihren bekannten
Einzelheiten beschrieben.
Besonders in Fig. 2 ist erkennbar, daß teilweise im und
teilweise am Gehäuse 4 ein Fühler angeordnet ist, der dazu
bestimmt ist, mindestens einen der vorangehend erwähnten
Umwelteinflüsse zu fühlen und ein entsprechendes elektrisches
Signal zu erzeugen. Zu diesem Zweck ist ein von der Umwelt
beeinflußbarer Teil 10 des Fühlers im wesentlichen an der
Außenfläche des Gehäuses 4 angeordnet und dort mit der
Umwelt oder mit dem gewünschten Umwelteinfluß in Kontakt.
Die Ausbildung und Funktion des Fühlers wird weiter unten
näher beschrieben.
Der übrige Teil des Fühlers ist in Fig. 2 nur teilweise, an
der weggebrochenen Stelle sichtbar, weil er im Gehäuse 4 inte
griert angeordnet ist, was weiter unten in Zusammenhang mit
der Beschreibung zu Fig. 3 und 4 besser erkennbar sein wird.
Der Fühler kann beispielsweise ein Feuchtigkeitsfühler sein,
und dann ist der von der Umwelt beeinflußbare Teil 10 des
Fühlers mit der Luft in der Umgebung der Lichtkuppel in Kon
takt und der Feuchtigkeit dieser Luft ausgesetzt, sowie gege
benenfalls dem von dieser Luft mitgeführten Niederschlag,
Regen, Nebel, Tau, Schnee und dergleichen. In einem anderen
Beispiel kann der Fühler ein Lichtfühler sein, und dann ist
der von der Umwelt beeinflußbare Teil 10 des Fühlers dem
Licht in der Umgebung der Lichtkuppel, beispielsweise dem
Tageslicht ausgesetzt. Dabei kann der lichtempfindliche Teil
10 des Fühlers entweder unmittelbar oder durch eine (nicht
dargestellte) durchsichtige Schutzscheibe hindurch von Licht
getroffen werden.
In Fig. 3 ist das Prinzip der integrierten Bauweise der
Stelleinrichtung 1 dargestellt. Auf an sich bekannte Weise
dient ein Elektromotor 11 dem Antrieb der Hubstange 7, bei
spielsweise mit Hilfe eines Spindeltriebs. Eine Steuerschal
tung 12 dient der geeigneten Verbindung des Motors 11 mit
einer Stromversorgung 13, um den Motor in die gewünschte
Drehrichtung einzuschalten oder wieder abzuschalten. Zum Er
stellen der Verbindung mit der Stromversorgung 13 ist ein am
Gehäuse 4 angeordneter mehrpoliger Stecker 14 vorgesehen.
In Zusammenwirkung mit einem weiter unten in Zusammenhang mit
Fig. 4 und 5 beschriebenen Endschalter dient eine Schaltvor
richtung 15 dem Abschalten des Motors 11, wenn beim Schließen
der Lichtkuppel die Endstellung des Deckels 2 erreicht
wird oder beispielsweise auch, wenn das Einklemmen eines
Fremdkörpers eine Störung verursacht. Endschalter dieser Art
sind an sich bekannt und eingangs erwähnt worden, daher wer
den sie hier nicht in allen ihren bekannten Einzelheiten be
schrieben.
Der lichtempfindliche Teil 10 des Fühlers ist mit einer Füh
lerschaltung 16 verbunden und liefert ihr Fühlersignale, die
in dem von der Umwelt beeinflußbaren Teil 10 des Fühlers
erzeugt werden. Die Fühlerschaltung 16 ist ihrerseits mit der
Steuerschaltung 12 verbunden und setzt die Fühlersignale in
solche Signale um, die von der Steuerschaltung 12 verarbeitet
und zur Steuerung des Motors 11 verwendet werden können.
Die Fühlerschaltung 16 ist auf einer Leiterplatte 17 angeord
net, die in Fig. 2 teilweise erkennbar ist. Auf dieser Lei
terplatte 17 sind auch die anderen Schaltungen angeordnet,
nämlich die Steuerschaltung 12 und die Schaltvorrichtung 15.
In einer in Fig. 4 schematisch dargestellten Variante des
Endschalters sind nicht nur der Rotor 18, sondern auch der
Stator 19 des Motors 11 um die Achse 20 des Motors 11, also
koaxial zum Rotor 18 drehbar gelagert. Die Schaltvorrichtung
15 umfaßt zunächst einen Schaltnocken 21, der im dargestell
ten Beispiel am Stator 19 als radialer Vorsprung angeordnet
ist. Die Schaltvorrichtung umfaßt noch einen Schalter 22,
der an einem dazu bestimmten, am Gehäuse 4 fest angeordneten
Schaltersockel 23 befestigt ist. Durch Drehen des Stators 19
gegenüber dem Gehäuse 4 um die Achse 20 können der Schalt
nocken 21 und der Schalter 22, je nach Drehrichtung, mitein
ander im Eingriff gebracht oder voneinander entfernt werden.
Zwischen dem Schaltnocken 21 und einem am Gehäuse 4 fest an
geordneten Reaktionssockel 24 ist ein Rückholelement 25 ange
ordnet, das den Schaltnocken 21 gegen den Schalter 22 mit
einer vorbestimmten Anpreßkraft andrückt, wenn der Motor 11
stromlos stillsteht. Dieses Rückholelement 25 ist als Feder,
als elastischer Gummi- oder Kunststoffblock oder sonstwie als
elastisches Glied ausgebildet. Wegen der vom Rückholelement
25 ausgeübten Anpreßkraft wird somit der Schalter 22 vom
Schaltnocken 21 in Richtung seines einen Schaltzustands betä
tigt, solange der Stator 11 kein Reaktionsmoment erzeugt, das
durch seine Übertragung auf den Schaltnocken 21 gegen die An
preßkraft des Rückholelements 25 wirken und diese überwinden
würde.
Sobald der Stator 19 ein Reaktionsmoment erzeugt, welches
bewirkt, daß die Anpreßkraft überwunden wird, drückt der
Schaltnocken 21 nicht mehr auf den Schalter 22, der somit in
Richtung seines anderen Schaltzustands betätigt wird. Die
gegenseitige Anordnung des Schaltnockens 21 und des Schalters
22 ist so gewählt, daß der Schaltzustand geändert wird, wenn
das Einfahren der Hubstange 7 über ein als Schwellenwert
vorbestimmtes Maß abgebremst wird. Wenn beispielsweise der
Deckel 2 geschlossen wird und dabei seine Endstellung er
reicht, wo er auf den Rahmen 3 oder auf eine Dichtung am
Rahmen 3 anliegt, steigt der mechanische Widerstand gegen die
Bewegung der Hubstange 7. Dies bewirkt, daß der Rotor 18
abgebremst wird und folglich das Reaktionmoment am Stator 19
ansteigt. Dadurch verdreht sich der Stator 19 seinerseits um
die Achse 20 gegen die Anpreßkraft des Rückholelements 25
auf den vom Stator mitgeführten Schaltnocken 21, also gegen
das vom Rückholelement 25 verursachte elastische Rückholmo
ment, und zwar um einen vom Zusammenspiel des Reaktionsmo
ments und des Rückholmoments bestimmten Winkel. Daraufhin
verdreht sich der Stator 19 im Gehäuse 4. Wenn diese Ver
drehung des Stators 19 ein vorbestimmtes Maß überschreitet,
entfernt sich der Schaltnocken 21 vom Schalter 22 genügend,
um zu bewirken, daß der Schalter 22 seinen Schaltzustand
ändert. Die Schaltzustände des Schalters 22 sind so gewählt,
daß die Schaltvorrichtung 15 den Motor 11 abschaltet, wenn
beim Schliessen der Lichtkuppel die Endstellung des Deckels 2
erreicht wird oder beispielsweise auch, wenn das Einklemmen
eines Fremdkörpers eine Störung verursacht.
Bei einer kinematischen Umkehr der eben beschriebenen Variante
könnte das Rückholelement 25 einen Zug statt einen An
preßdruck auf den Schaltnocken 21 ausüben, und das Reak
tionsmoment des Stators 19 auf einer Abbremsung der Hubstange
7 würde dann den Schaltnocken 21 zum Schalter 22 hin bewegen.
Auch in diesem Falle würde der Schaltzustand des Schalters 22
geändert werden, wenn die Verdrehung des Stators 19 ein vor
bestimmtes Maß, d. h. einen vorbestimmten Winkel überschreitet.
In anderen möglichen Weiterbildungen dieser Variante könnten
der Schalter 22 am Stator 19 und der Schaltnocken 21 am Ge
häuse 4 fest angeordnet sein. Ferner könnte der Schaltzustand
geändert werden, wenn das Ausfahren der Hubstange 7 über ein
vorbestimmtes Maß abgebremst wird. Dies wäre beispielsweise
beim Öffnen eines Deckels 2 bis zu einem vorgesehenen mechani
schen Anschlag verwendbar, oder als Sicherheitsvorkehrung
gegen einen Anschlag des Deckels 2 auf ein Hindernis.
Aus dem vorangehenden ist erkennbar, daß der Endschalter als
Schaltvorrichtung 15 mit Schaltnocken 21, Schalter 22 und
Rückholelement 25 ausgebildet ist, und daß diese Schaltvor
richtung 15 in ihrer Gesamtheit innerhalb des Gehäuses 4
angeordnet ist. Die Fühlerschaltung 16 und die Steuerschal
tung 12 sind auf der Leiterplatte 17 angeordnet, die ihrer
seits innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet ist. Auch der Elek
tromotor 11 ist innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet, während
der von der Umwelt beeinflußbare Teil 10 des Fühlers sowie
der Stecker 14 im wesentlichen an der Außenfläche des Gehäu
ses 4 angeordnet sind. Die Stelleinrichtung 1 ist daher als
integrierte Vorrichtung ausgebildet, die über nur einen
Stecker und ein Minimum an Leitungen lediglich mit der Strom
versorgung und den üblichen Schaltern zur manuellen Betäti
gung der Stelleinrichtung zu verbinden ist.
In einer in Fig. 5 schematisch dargestellten Variante des
Endschalters ist der gesamte Motor 11 parallel zur Achse 20
des Rotors 18 im Gehäuse 4 verschiebbar gelagert, d.h. der
Stator 19 und der Rotor 18 verschieben sich zusammen und
gleichzeitig. Die Schaltvorrichtung 15 umfaßt zunächst einen
Schaltnocken 21, der im dargestellten Beispiel am Stator 19
angeordnet und als sich parallel zur Achse erstreckender Vor
sprung oder Stift ausgebildet ist. Die Schaltvorrichtung um
faßt noch einen Schalter 22, der an einem nicht dargestell
ten, am Gehäuse 4 fest angeordneten Schaltersockel befestigt
ist. Durch Verschieben des Motors 11 gegenüber dem Gehäuse 4
parallel zur Achse 20 können der Schaltnocken 21 und der
Schalter 22, je nach Verschiebungsrichtung, miteinander im
Eingriff gebracht oder voneinander entfernt werden.
Zwischen dem den Schaltnocken 21 tragenden Stator 19 und
einem am Gehäuse 4 fest angeordneten Reaktionssockel 24 ist
ein Rückholelement 25 angeordnet, das den Schaltnocken 21 vom
Schalter 22 mit einer vorbestimmten Rückholkraft entfernt,
wenn der Motor 11 stromlos stillsteht. Dieses Rückholelement
25 ist als Feder, als elastischer Gummi- oder Kunststoffblock
oder sonstwie als elastisches Glied ausgebildet. Wegen der
vom Rückholelement 25 ausgeübten Rückholkraft wird somit der
Schalter 22 vom Schaltnocken 21 in Richtung seines einen
Schaltzustands betätigt, solange die Hubstange 7 keine Reak
tionskraft des Motors 11 erzeugt, die am Stator 19 gegen die
Rückholkraft des Rückholelements 25 wirken und diese überwin
den würde.
Sobald die Hubstange 7 eine Reaktionskraft erzeugt, welche
bewirkt, daß die Rückholkraft überwunden wird, drückt der
Schaltnocken 21 auf den Schalter 22, der somit in Richtung
seines anderen Schaltzustands betätigt wird. Die gegenseitige
Anordnung des Schaltnockens 21 und des Schalters 22 ist so
gewählt, daß der Schaltzustand geändert wird, wenn das Ein
fahren der Hubstange 7 über ein als Schwellenwert vorbestimm
tes Maß abgebremst wird. Wenn beispielsweise der Deckel 2
geschlossen wird und dabei seine Endstellung erreicht, wo er
auf den Rahmen 3 oder auf eine Dichtung am Rahmen 3 anliegt,
steigt der mechanische Widerstand gegen die Bewegung der
Hubstange 7. Dies bewirkt, daß der Rotor 18 abgebremst wird
und folglich eine Reaktionskraft am Motor 11 entsteht, die
den Motor 11 entlang der Hubstange 7 hochzieht. Dadurch ver
schiebt sich der Stator 19 seinerseits im Gehäuse 4 parallel
zur Achse 20 gegen die Rückholkraft des Rückholelements 25
auf das Gehäuse 4, also gegen die vom Rückholelement 25 ver
ursachte elastische Rückholkraft, und zwar um eine vom Zusam
menspiel der Reaktionskraft und der Rückholkraft bestimmte
Länge. Wenn diese Verschiebung des Stators 19, also des Mo
tors 11, ein vorbestimmtes Maß, d.h. eine vorbestimmte Länge
überschreitet, kommt der Schaltnocken 21 mit dem Schalter 22
genügend in Eingriff, um zu bewirken, daß der Schalter 22
seinen Schaltzustand ändert. Die Schaltzustände des Schalters
22 sind so gewählt, daß die Schaltvorrichtung 15 den Motor
11 abschaltet, wenn beim Schließen der Lichtkuppel die End
stellung des Deckels 2 erreicht wird oder beispielsweise
auch, wenn das Einklemmen eines Fremdkörpers eine Störung
verursacht.
Bei einer kinematischen Umkehr der beschriebenen Variante
könnte das Rückholelement 25 einen Anpreßdruck statt eine
Rückholkraft auf den Motor 11 ausüben, und dann würde die
Reaktionskraft des Motors 11 auf einer Abbremsung der Hub
stange 7 den Schaltnocken 21 vom Schalter 22 weg bewegen.
Auch in diesem Falle würde der Schaltzustand des Schalters 22
geändert werden, wenn die Verschiebung des Motors 11 ein
vorbestimmtes Maß, d. h. eine vorbestimmte Länge überschrei
tet.
In anderen möglichen Weiterbildungen dieser Variante könnten
der Schalter 22 am Stator 19 und der Schaltnocken 21 am Ge
häuse 4 fest angeordnet sein. Ferner könnte der Schaltzustand
geändert werden, wenn das Ausfahren der Hubstange 7 über ein
vorbestimmtes Maß abgebremst wird. Dies wäre beispielsweise
beim Öffnen eines Deckels 2 bis zu einem vorgesehenen mechani
schen Anschlag verwendbar, oder als Sicherheitsvorkehrung
gegen einen Anschlag des Deckels 2 auf ein Hindernis.
Es braucht auch nicht der gesamte Motor 11 im Gehäuse ver
schoben zu werden, um den Schaltzustand des Schalters 22 zu
ändern. ln einer Variante kann der Stator über einen Spindel
trieb mit dem Gehäuse verbunden sein, während der Rotor im
Gehäuse zwar drehbar, jedoch nicht verschiebbar gelagert ist.
Dann verschiebt sich der Stator im Gehäuse parallel zur Achse
des Motors, wenn er einem Drehmoment ausgesetzt ist. In einer
anderen Variante kann der Motor im Gehäuse drehbar und gegen
eine Rückholkraft verschiebbar gelagert sein, während der
Stator im Gehäuse feststeht. Dann verschiebt sich der Rotor
im Gehäuse parallel zur Achse des Motors, wenn er durch eine
Reaktionskraft der Hubstange 7 gegen die Rückholkraft bewegt
wird. Diesen Varianten ist gemeinsam, daß das verschiebbare
Element mit dem Schaltnocken verbunden ist und diesen gegen
über dem Schalter verschiebt, oder wahlweise mit dem Schalter
verbunden ist und diesen gegenüber dem Schaltnocken ver
schiebt.
Auch in dieser Ausbildung mit längsverschiebbarem Motor, Sta
tor oder Rotor ist der Endschalter als Schaltvorrichtung 15
mit Schaltnocken 21, Schalter 22 und Rückholelement 25 ausge
bildet, und diese Schaltvorrichtung 15 ist in ihrer Gesamt
heit innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet. Die Fühlerschaltung
16 und die Steuerschaltung 12 sind auf der Leiterplatte 17
angeordnet, die ihrerseits innerhalb des Gehäuses 4 angeord
net ist. Auch der Elektromotor 11 ist innerhalb des Gehäuses
4 angeordnet, während der von der Umwelt beeinflußbare Teil
10 des Fühlers sowie der Stecker 14 im wesentlichen an der
Außenfläche des Gehäuses 4 angeordnet sind. Die Stellein
richtung 1 ist daher auch hier als integrierte Vorrichtung
ausgebildet, die über nur einen Stecker und ein Minimum an
Leitungen lediglich mit der Stromversorgung und den üblichen
Schaltern zur manuellen Betätigung zu verbinden ist.
ln Fig. 6 und 7 ist je ein Blockschema einer elektrischen
Schaltung der Stelleinrichtung dargestellt. Der von der Um
welt beeinflußbare Teil 10 des Fühlers ist auf der Leiter
platte 17 (Fig. 2) als Muster von paarweise angeordneten
Leiterbahnen 26 und 27 und von einem dazwischen angeordneten
Dielektrikum oder Halbleiter 28 ausgebildet. Das Dielektrikum
oder der Halbleiter 28 kann übrigens von der normalen oder
von einer besonders zu diesem Zweck aufgetragenen Oberflächen
schicht der Leiterplatte 17 gebildet sein. Auf bekannte Weise
können die Leiterbahnen 26 und 27 kammartig ausgebildet sein,
und der von der Umwelt beeinflußbare Teil 10 des Fühlers be
steht dann beispielsweise aus fingerartig ineinander greifen
den leitenden Flächen, die durch das Dielektrikum oder den
Halbleiter 28 elektrisch voneinander getrennt sind.
Wenn der Fühler ein Feuchtigkeitsfühler ist, wird das Dielek
trikum oder der Halbleiter 28 am Gehäuse 4 so angeordnet
(Fig. 2), daß das Dielektrikum oder der Halbleiter der
Umluft ausgesetzt ist. Dabei werden das Dielektrikum oder der
Halbleiter 28 auch noch so gewählt, daß der Wert des reellen
Teils, des imaginären Teils oder beider Teile der komplexen
Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums oder Halbleiters
28 von der Luftfeuchtigkeit abhängig ist. Bekanntlich wird
der spezifische Widerstand vieler Dielektrika und einiger
Halbleiter durch den Einfluß von Feuchtigkeit sehr stark
vermindert. Dann ist der Wert der komplexen Dielektrizitäts
konstante in der Regel auch vom Wasser an der Oberfläche des
Dielektrikums oder Halbleiters, also vom Niederschlag wie
Regen, Nebel, Tau, Schnee und dergleichen abhängig. Bei ge
eigneter Wahl der verschiedenen physikalischen und elektri
schen Eigenschaften und Parameter der verwendeten Bauelemente
kann die spezifische Leitfähigkeit der Feuchtigkeits- oder
Wasserschicht an der Oberfläche des Dielektrikums oder Halb
leiters sogar ausschlaggebend sein, so daß man zwischen den
Leiterbahnen 26 und 27 im trocknen Zustand praktisch einen
lsolator und im feuchten oder nassen Zustand eine ziemlich
gut leitende Flüssigkeitsschicht erfaßt. In all diesen Fäl
len weist eine zwischen den Leiterbahnen 26 und 27 meßbare
Impedanz einen komplexen Wert auf, der von der Luftfeuchtig
keit und gegebenenfalls vom Niederschlag an der Oberfläche
des Dielektrikums oder Halbleiters abhängig ist.
Wenn der Fühler ein Lichtfühler ist, wird das Dielektrikum
oder der Halbleiter 28 am Gehäuse 4 so angeordnet (Fig. 2),
daß das Dielektrikum oder der Halbleiter dem zu fühlenden
Licht unmittelbar oder gegebenenfalls durch eine Schutz
scheibe hindurch ausgesetzt ist. Dabei werden das Dielek
trikum oder der Halbleiter 28 so gewählt, daß der Wert des
reellen Teils, des imaginären Teils oder beider Teile der
komplexen Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums oder
Halbleiters 28 von dem darauf auftreffenden Licht abhängig
ist. Somit weist auch eine zwischen den Leiterbahnen 26 und
27 meßbare Impedanz einen komplexen Wert auf, der von dem
auf das Dielektrikum oder den Halbleiter 28 auftreffenden
Licht abhängig ist.
Mit der Schaltung nach Fig. 6 wird der reelle Teil der Impe
danz, also der Widerstand zwischen den Leiterbahnen 26 und 27
gemessen. ln einer potentiometrischen Anordnung wird der
Meßwiderstand des Dielektrikums oder Halbleiters 28 zwischen
den Leiterbahnen 26 und 27 mit einem Reihenwiderstand 29 in
Serie geschaltet und das Ganze an eine mit (+) symbolisierte
Gleichspannungsquelle angeschlossen. Ein als Komparator ge
schalteter Operationsverstärker 30 tastet ab, ob die Spannung
am Meßwiderstand groß oder klein ist und daher auch, ob der
Meßwiderstand selbst einen großen oder kleinen reellen Wert
aufweist. Das Signal aus dem Komparator 30 wird über einen
Leistungsverstärker 31 zur Steuerschaltung 12 geführt, um den
Motor 11 zu betätigen. Wenn der Meßwiderstand einen vorbe
stimmten Schwellenwert unterschreitet, bedeutet dies, daß
der Fühler einen Umwelteinfluß meldet. Die Steuerschaltung
erhält dann ein Signal, das den Motor zum Schließen der
Lichtkuppel betätigt. In verschiedenen Varianten ist es mög
lich, den Motor 11 in die andere Richtung zu betätigen oder
einen solchen Fühler zu verwenden, bei welchem der Widerstand
unter dem Umwelteinfluß größer wird. Einzelheiten derarti
ger Schaltungen und insbesondere die Schaltung zur zusätzli
chen manuellen Betätigung des Motors sind an sich bekannt und
eingangs erwähnt worden, daher wird dieser Teil der Schaltung
hier nicht näher beschrieben.
Mit einer ähnlichen Schaltung wie die Schaltung nach Fig. 6
kann der imaginäre Teil der Impedanz, also die Kapazität zwi
schen den Leiterbahnen 26 und 27 gemessen werden. In einer
potentiometrischen Anordnung wird die Meßkapazität zwischen
den Leiterbahnen 26 und 27 mit einer Reihenimpedanz in Serie
geschaltet und das Ganze an eine Wechselspannungsquelle ange
schlossen. Ein Wechselstromverstärker wird anstelle des Ope
rationsverstärkers verwendet, und dessen gleichgerichtetes
Ausgangssignal ist ein Maß dafür, ob die Meßkapazität groß
oder klein ist. Der Rest der Schaltung ist im wesentlichen
analog der Schaltung nach Fig. 6 und funktioniert auch ana
log. Einzelheiten derartiger Schaltungen zum Messen von Kapa
zitäten sind an sich bekannt und werden daher hier nicht
näher beschrieben.
Mit der Schaltung nach Fig. 7 wird das Verhältnis vom imagi
nären zum reellen Teil der Impedanz, also die Güte der Kapa
zität zwischen den Leiterbahnen 26 und 27 gemessen. In einer
potentiometrischen Anordnung wird die Meßkapazität zwischen
den Leiterbahnen 26 und 27 mit einem Reihenwiderstand 29 in
Serie geschaltet und das Ganze an eine Wechselspannungsquelle
32 angeschlossen. Die Güte der Kapazität steht in Beziehung
mit der Phasenverschiebung zwischen der Sinusschwingung der
Wechselspannungsquelle 32 und der Sinusschwingung am Abgriff
der potentiometrischen Anordnung, d. h. zwischen den Klemmen
des Reihenwiderstands 29. Diese beiden Sinusschwingungen wer
den durch jeweils zugeordnete Rechteckformer 33 und 34 und
anschließende Differenzierglieder 35 und 36 geleitet, um in
Impulsfolgen umgewandelt zu werden, von denen je eine dem
Setzeingang und dem Rückstelleingang einer Kippschaltung 37
zugeleitet wird. Der Mittelwert der Folge von Rechteckimpul
sen am Ausgang der Kippschaltung 37 ist ein Maß für die
zeitliche Verschiebung zwischen den jeweiligen Impulsen am
Setzeingang und Rückstelleingang der Kippschaltung 37, also
auch zwischen der Sinusschwingung der Wechselspannungsquelle
32 und der Sinusschwingung am Abgriff der potentiometrischen
Anordnung, und daher auch ein Maß für die Güte der Meßkapa
zität. Dieser Mittelwert wird in einem Integrator 38 gebildet
und über den Leistungsverstärker 31 zur Steuerschaltung 12
geführt, um den Motor 11 zu betätigen. Wenn die Güte der
Meßkapazität einen vorbestimmten Schwellenwert unterschrei
tet, bedeutet dies, daß der Fühler einen Umwelteinfluß mel
det. Die Steuerschaltung erhält dann ein Signal, das den
Motor der Lichtkuppel in die gewünschte Richtung betätigt.
Die Integration des Fühlers im Gehäuse (4) kann so ausgeführt
werden, daß zumindest ein Teil des Gehäuses (4) aus der
Leiterplatte (17) besteht. Die Leiterplatte kann beispiels
weise einen Deckel am einen Ende des Gehäuses (4) bilden,
beispielsweise dort, wo die Hubstange (7) das Gehäuse (4)
durchquert, aber möglicherweise auch am anderen Ende oder an
irgendeiner anderen Stelle des Gehäuses (4). Die Integration
des Fühlers im Gehäuse (4) kann noch so ausgeführt werden,
daß die Leiterplatte (17) im Gehäuse (4) an einer passenden
Stelle desselben, beispielsweise an einem Ende desselben ein
gebettet oder eingefaßt ist. Es ist außerdem möglich, die
Integration des Fühlers im Gehäuse (4) so auszuführen, daß
das Dielektrikum oder der Halbleiter (28) zumindest ein Teil
des Gehäuses (4) bilden, beispielsweise einen Deckel davon
oder einen darin eingesetzten Teil wie eine Scheibe. Es ist
zudem noch möglich, die Integration des Fühlers im Gehäuse
(4) so auszuführen, daß das Dielektrikum oder der Halbleiter
(28) im Gehäuse (4) an einer passenden Stelle desselben,
beispielsweise an einem Ende desselben eingebettet oder ein
gefaßt ist.
Im vorangehenden wurde die Stelleinrichtung in Zusammenhang
mit Fühlern für Feuchtigkeit oder Nässe und für Licht be
schrieben. Es können aber andere Arten von Fühlern verwendet
werden, wie Fühler für Temperatur (die beispielsweise bei
einen Gewächshaus oder Stall eine zu warme oder zu kalte
Innen- oder Außentemperatur melden), Fühler für Gaszusammen
setzung (die beispielsweise bei einem Fabrikgebäude eine ab
normale Konzentration an Halogen, Schwefeldioxid usw. mel
den), und dergleichen mehr, kurz alle Arten von Fühlern, bei
denen eine zwischen paarweise angeordneten Leiterbahnen meß
bare Impedanz einen Wert aufweist, dessen reeller und/oder
imaginärer Teil sich in Abhängigkeit von mindestens einem
vorbestimmten Umwelteinfluß ändern kann. Es können übrigens
auch mehrere Fühler und/oder mehrere Arten von Fühlern in
Kombination verwendet und in der Stelleinrichtung integriert
angeordnet werden.
Claims (15)
1. Auf mindestens einen Umwelteinfluß wie Luftfeuchtigkeit,
Niederschlag oder Licht ansprechende Stelleinrichtung für
den aufklappbar gelagerten Deckel einer Dachluke, insbesondere
für eine Lichtkuppel, welche Stelleinrichtung zumindest
mit einem Gehäuse, einem Elektromotor, einer vom Elektromotor
angetriebenen und gegenüber dem Gehäuse ein- und ausfahrbaren
Hubstange, einer Steuerschaltung zum Steuern des Elektromotors,
einem Endschalter zum Abschalten des Elektromotors,
einem Fühler für den Umwelteinfluß und einer Fühlerschaltung
zum Umsetzen von Fühlersignalen in Signale für die Steuerschaltung
versehen ist, wobei das Gehäuse und ein Ende
der Hubstange mit je einer Befestigungsstelle versehen
sind, die zur gelenkigen Befestigung der Stelleinrichtung
zwischen dem Deckel und einem an oder in Nähe der Dachluke
feststehenden Teil bestimmt sind, wobei zumindest der Elek
tromotor, der Endschalter und die genannten Schaltungen
im Gehäuse integriert angeordnet sind, während ein von
der Umwelt beeinflußbarer Teil des Fühlers im wesentlichen
an der Außenfläche des Gehäuses und der übrige Teil des
Fühlers im wesentlichen im Gehäuse integriert angeordnet
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Endschalter (21, 22) als auf eine Abbremsung der
Hubstange (7) ansprechende und beim Überschreiten eines
vorbestimmten Schwellenwertes dieser Abbremsung betätigbare
Schaltvorrichtung (15) ausgebildet ist.
2. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stator (19) des Elektromotors (11) im
Gehäuse (4) koaxial zum Rotor (18) des Elektromotors (11)
drehbar ist, wobei zwischen dem Stator (19) und dem Gehäuse
(4) ein elastisches Rückholelement (25) zur Erzeugung eines
Rückholmoments gegen die Reaktion des Stators (19) auf eine
Abbremsung der Hubstange (7) angeordnet ist, und daß die
Schaltvorrichtung (15) einen Schaltnocken (21) und einen
Schalter (22) umfaßt, von denen der eine (21) am Stator (19)
und der andere (22) am Gehäuse (4) angeordnet ist und die
miteinander in Eingriff bringbar sind, um den Schalter (22)
zu betätigen, wenn die Verdrehung des Stators (19) im Gehäuse
(4) gegen das Rückholmoment einen vorbestimmten Winkel über
schreitet (Fig. 4).
3. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens ein Teil des Elektromotors (11) im
Gehäuse (4) parallel zur Achse (20) des Rotors (18) des Elek
tromotors (11) verschiebbar ist, wobei zwischen diesem ver
schiebbaren Teil und dem Gehäuse (4) ein elastisches Rück
holelement (25) zur Erzeugung einer Rückholkraft gegen die
Reaktion des verschiebbaren Teils auf eine Abbremsung der
Hubstange (7) angeordnet ist, und daß die Schaltvorrichtung
(15) einen Schaltnocken (21) und einen Schalter (22) umfaßt,
von denen der eine (21) am verschiebbaren Teil und der andere
(22) am Gehäuse (4) angeordnet ist und die miteinander in
Eingriff bringbar sind, um den Schalter (22) zu betätigen,
wenn die Verschiebung des verschiebbaren Teils im Gehäuse (4)
gegen die Rückholkraft eine vorbestimmte Länge überschreitet
(Fig. 5).
4. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der verschiebbare Teil des Elektromotors (11)
der Stator (19) des Elektromotors ist.
5. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der verschiebbare Teil des Elektromotors (11)
der Rotor (18) des Elektromotors ist.
6. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der verschiebbare Teil des Elektromotors (11)
den gesamten Elektromotor (11) umfaßt.
7. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Fühler ein Feuchtigkeitsfühler ist und der
von der Umwelt beeinflußbare Teil (10) des Fühlers auf einer
Leiterplatte (17) als Muster von paarweise angeordneten Lei
terbahnen (26, 27) und von einem dazwischen angeordneten, der
Umluft ausgesetzen Dielektrikum oder Halbleiter (28) ausge
bildet ist, und daß eine zwischen den Leiterbahnen (26, 27)
meßbare Impedanz einen komplexen Wert aufweist, der von der
Luftfeuchtigkeit an dem und gegebenenfalls vom Niederschlag
auf den genannten Teil (10) des Fühlers abhängig ist.
8. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Fühler ein Lichtfühler ist und der von der
Umwelt beeinflußbare Teil (10) des Fühlers auf einer Leiter
platte (17) als Muster von paarweise angeordneten Leiterbah
nen (26, 27) und von einem dazwischen angeordneten, dem Licht
ausgesetzen Dielektrikum oder Halbleiter (28) ausgebildet
ist, und daß eine zwischen den Leiterbahnen (26, 27) meßbare
Impedanz einen komplexen Wert aufweist, der vom Licht abhän
gig ist, das auf den genannten Teil (10) des Fühlers auf
trifft.
9. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fühlerschaltung (16) den Wert der
Kapazität zwischen den Leiterbahnen (26, 27) mißt und ein
Signal für die Steuerschaltung (12) erzeugt, wenn dieser Wert
einen vorbestimmten Schwellenwert durchschreitet.
10. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fühlerschaltung (16) die Güte der
Kapazität zwischen den Leiterbahnen (26, 27) mißt und ein
Signal für die Steuerschaltung (12) erzeugt, wenn diese Güte
einen vorbestimmten Schwellenwert durchschreitet.
11. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fühlerschaltung (16) den Wert des
Widerstands zwischen den Leiterbahnen (26, 27) mißt und ein
Signal für die Steuerschaltung (12) erzeugt, wenn dieser Wi
derstand einen vorbestimmten Schwellenwert durchschreitet.
12. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (17) im Gehäuse (4)
integriert angeordnet ist, indem zumindest ein Teil des Ge
häuses (4) als aus der Leiterplatte (17) bestehend ausgebil
det ist.
13. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (17) im Gehäuse (4)
integriert angeordnet ist, indem sie darin eingebettet ist.
14. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dielektrikum oder der Halbleiter
(28) im Gehäuse (4) integriert angeordnet ist, indem zumin
dest ein Teil des Gehäuses (4) als aus dem Dielektrikum oder
Halbleiter (28) bestehend ausgebildet ist.
15. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dielektrikum oder der Halbleiter
(28) im Gehäuse (4) integriert angeordnet ist, indem das
Dielektrikum oder der Halbleiter (28) darin eingebettet ist.
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