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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Betätiger
für bewegbare
Barrieren, wie zum Beispiel Rollklappen, zurückziehbare Planen, Tore, Garagentore,
Kipptore und ähnliche,
und zudem insbesondere auf Betätiger,
die die absolute Position der Barriere zu allen Zeiten bestimmen
können,
einschließlich
nach einem Leistungs- bzw. Stromausfall und nachfolgender manueller
Verschiebung der Barriere.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Eines
der Probleme, das beim Entwerfen und Entwickeln von Betätigern für bewegbare
Barrieren angegangen werden muss, ist die Bereitstellung einer Barrierenpositionsdetektion.
Die meisten der in Barrierenbetätigern
benutzten elektronischen Positionierungssysteme verfolgen die Position
der Barriere durch Erhöhen
eines Positionszählers
während
einer Bewegungsrichtung und verringern den Positionszähler während der
entgegengesetzten Bewegungsrichtung. Dies kann Fehler hervorrufen,
wenn es übersehene
Pulse oder externe Pulse während
der Bewegung gibt (wie zum Beispiel durch Schlupf bzw. Spiel der
Barriere oder des Motors).
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Einige
Barrierenpositionsdetektionssysteme verwenden einen Passierpunkt.
Der Passierpunkt entspricht einem festen Ort auf der Barriere, so
dass, wenn immer die Barriere sich über den Passierpunkt hinaus bewegt,
der Positionsdetektor normalisiert oder kalibriert wird. Durch Normalisieren
oder auf Null stellen des Positionsdetektors (oder Zählers) werden
die Effekte der übersehenen
Pulse oder Schlupf eliminiert. Einige Systeme verwenden viele Passierpunkte,
die eine weitere Fehlerbeseitigungsfähigkeit bereitstellen. Der Passierpunkt
stellt eine gute Lösung
in den meisten Situationen dar, wie zum Beispiel für Garagentorbetätiger, die sich
selten manuell bewegen.
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Ein
signifikanteres Problem kann bei motorisierten Planen oder Rollklappen
auftreten. Der Rollklappenaufbau wird oft in einem Gehäuse installiert,
welches in eine Wand eingebaut wird. Falls der Strom bei einem Rollklappensystem
ausgeht, wird der Benutzer oft die Rollklappe manuell zum entweder Öffnen oder Schließen bewegen.
Der Strom ist aus, aber die Übersetzungen
des Positionierungssystems bewegen sich ohne angelegten Strom, um
ein manuelles Übergehen
eines elektrischen Systems für
den Zweck der Stromausfälle
zu versichern. Einige Benutzer können
auch aufgrund der Einfachheit entscheiden, die Klappe manuell zu
bewegen. Wenn Strom wiederkehrt, falls die Rollklappe manuell über alle
Passierpunkte bewegt wurde, kann der Betätiger, der die Passierpunktreferenz
nicht trifft, die Rollklappe dazu bewegen, sich weiter komplett
in das Gehäuse
zu bewegen, was zum Entfernen der Klappe von dem Gehäuse notwendig
ist. Entfernen der Rollklappe von dem Gehäuse bedeutet oft Entfernen
eines Teils einer inneren Wand.
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Es
existieren schon Pläne,
die entworfen sind, um eine unbekannte Bewegungsrichtung in Betracht
zu ziehen, wie zum Beispiel in
US
4,628,298 , aber welche nicht die absolute Position bestimmen.
US 4,041,483 stellt einen
Absolut-Positionskodierer
dar, der eine variierende Wellenform gemäß einer Wellenrotation hervorruft,
aber auf eine vorbestimmte Rotationsrichtung angewiesen ist.
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Es
gibt einen Bedarf für
einen Betätiger
für eine
bewegbare Barriere mit einem positionskennzeichnenden System, das
die absolute Position der Barriere bereitstellt, sogar nach Stromausfällen oder,
nachdem die Barriere manuell bewegt wurde. Es gibt einen Bedarf
für einen
Betätiger
für eine
bewegbare Barriere, der unzweideutig die Position der Barriere nachdem
Strom angelegt wird, bestimmen kann. Es gibt einen Bedarf für einen
Betätiger
für eine
bewegbare Barriere, der unzweideutig die Position der Barriere ungeachtet
der Bewegungsrichtung bestimmen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
wird ein Barrieren-Betätigungs-Positionsdetektor
bereitgestellt, umfassend: ein erstes Drehglied, kodiert zum Erzeugen
eines ersten N-Bit-Teilcodes, ausgewählt von N sequentiellen Bits
eines M-Bit-Codewortes, wobei der erste N-Bit-Teilcode die Eigenschaft
aufweist, dass jeder ausgewählte
Teilcode von N sequentiellen Bits des M-Bit-Codewortes einen eindeutigen Wert
aufweist, wo N größer ist
als 1 und M größer ist
als N; ein zweites Drehglied, kodiert zum Erzeugen eines zweiten
N-Bit-Teilcodes, ausgewählt von
N sequentiellen Bits eines M-1-Bit-Codewortes, wobei der zweite
N-Bit-Teilcode die Eigenschaft aufweist, dass jeder ausgewählte Teilcode
von N sequentiellen Bits des M-1-Bit-Codewortes einen eindeutigen
Wert aufweist; und einen Kontroller, ansprechend auf den ersten
Teilcode und den zweiten Teilcode, zum Erzeugen eines 2N-Bit-Multibit-Codes,
wobei der 2N-Bit-Multibit-Teilcode typisch ist für eine eindeutige Positionsausgabe, wobei
die Positionsausgabe eine Position der Barriere in ihrer Bewegung
reflektiert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist N bevorzugt 5 und M ist bevorzugt 32.
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Der
Absolut-Positionsdetektor, der detaillierter unten zu beschreiben
ist, kann in einem Betätiger
für eine
bewegbare Barriere enthalten sein. Der Detektor stellt einen eindeutigen
Wert für
jede Position der Barriere entlang ihres Bewegungspfades bereit.
Der Absolut-Positionsdetektor verwendet zwei binäre serielle Ströme und einen
Taktstrom. Nach den ersten fünf
Zyklen des Taktstroms können
die binären
seriellen Ströme durch
einen Mikroprozessor oder anderen Prozessor dekodiert werden, um
einen Absolut-Positionshinweis zu erstellen. Jede Taktflanke produziert
einen neuen Absolut-Positionswert
entlang des Bewegungspfads.
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Der
Absolut-Positionsdetektor verwendet drei Räder; zwei Datenräder und
ein Taktrad, die durch ein Ritzel angetrieben werden. Jedes Rad
rotiert nahe eines Radszustandsdetektors, der Bit-Ströme umfassende digitale
Signale produziert. Bevorzugt wird ein Infrarotsender-Sensorpaar
als der Radzustandsdetektor benutzt. Jedoch kann jedes elektromechanisches
System, welches ein Bit-Ströme
umfassendes digitales Signal produziert, wie zum Beispiel Hal1-Sensoren,
Laserdisks und so weiter benutzt werden. Aus Gründen der Einfachheit wird der
zu beschreibende Absolut-Positionsdetektor
im Detail nur mit Bezug auf den Fall eines Infrarotsender-Sensors
beschrieben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind zwei der Räder
Datenräder
oder Übersetzungen
und weisen um ihre äußeren Positionen
verteilte Zähne
auf. Ein Rad weist 32 Zähne
auf, das andere weist 31 Zähne auf.
Jeder Zahn von jedem Datenrad weist ein entsprechendes Daten-Bit
auf, das durch das Rad vor dem Zahn gebildet wird. Jedes Daten-Bit
repräsentiert
ein einzelnes binäres
Daten-Bit. Ein unter einem Zahn gebildeter Zwischenraum repräsentiert
einen digitalen L-Wert; ein unter dem Zahn gebildeter massiver Bereich
repräsentiert
einen digitalen H-Wert. Das Rad aus 32 Zähnen weist einen 32-Bit binären Strom
auf, der durch es gebildet wird. Der Strom ist eindeutig definiert,
so dass alle der nachfolgenden 5 Bits in dem Strom verschieden von irgendwelchen
anderen nachfolgenden 5 Bits in dem Strom sind, einschließlich des Überrollstroms.
Das Rad aus 31 Zähnen
ist ähnlich
definiert, außer
dass das Rad aus 31 Zähnen
den gleichen Bit binären
Strom aufweist wie das 32-Bit Rad, wobei ein Bit fehlt.
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Da
das Rad aus 32 Zähnen
und das Rad aus 31 Zähnen
eine verschiedene Anzahl von Zähnen
aufweisen und durch das gleiche Ritzel angetrieben werden, rotieren
sie bei verschiedenen Geschwindigkeiten. Das Ritzel wird extern
durch ein Übersetzungssystem
angetrieben, das durch den Motor angetrieben wird. Der Motor kann
im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn rotieren, so dass
sich das Ritzel auch in beide Richtungen bewegen kann. Da der Motor
bidirektional ist, kann eine eine Barriere umfassende angebrachte Last,
wie zum Beispiel eine Tür,
Plane, Klappe oder Tor, sich in eine der zwei entgegengesetzten
Richtungen bewegen. Bevorzugt wird eine Bewegungsrichtungsinformation
durch Speichern der befohlenen Bewegungsrichtung erhalten (das heißt, der
Benutzer befiehlt der Tür,
sich durch Drücken
des Öffne-Knopfs zu öffnen oder sie
durch Drücken
eines Schließ-Knopfs
zu schließen).
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Die
bewegbare Barriere wird durch eine lineare Verbindung der Last mit
dem Motor, wie zum Beispiel eines Antriebssystems bzw. Garagenrangierhebers,
oder durch eine Rotationsverbindung mit dem Motor betrieben, wobei
die Last um die gesamte Betätigungseinheit,
wie zum Beispiel bei Rollklappen, gewunden wird. Da die zwei Datenräder mit
verschiedenen Geschwindigkeiten rotieren (wegen der verschiedenen
Anzahl von Zähnen),
weisen die zwei binären
Ströme
verschiedene Wiederholungsraten auf. Dies bedeutet, dass ein gegebener
5-Bit-Strom von dem Rad aus 32 Zähnen
sich nicht mit dem entsprechenden 5-Bit-Strom von dem Rad aus 31
Zähnen
kombinieren lässt,
bis 31 zusätzliche
Umdrehungen des Rads aus 32 Zähnen
stattfinden oder umgekehrt. In anderen Worten ist eine Summe von
31 × 32
= 992 eindeutigen zwei Wortwerten möglich ohne ein Überrollen
oder wiederholte Bedenken im Hinblick auf die Position. 992 eindeutige
Positionen sind eine genügend
große
Anzahl, um eine absolute Position entlang eines Teils einer bewegbaren
Barriere in den meisten Situationen bereitzustellen. Ein zusätzliches
Datenrad kann für
zusätzliche
Positionen hinzugefügt werden
(das heißt,
32 × 31 × 30 = 29.760
Positionen). Diese mechanische Verbindung bedeutet auch, dass wenn
die Einheit manuell bewegt wird, das 31-Bit-Rad und das 32-Bit-Rad
sich bewegen werden, wobei für späteres Auslesen
durch den Kontroller die Position der Plane, Tür oder Klappe gespeichert oder
dargestellt wird.
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Das
dritte Rad ist ein Taktrad und wird benutzt, um ein Taktsignal für das Positionsdetektionssystem bereitzustellen,
um richtiges Abtasten der Datenrad-Bit-Ströme zu ermöglichen. Das Taktrad enthält 32 mit gleichem
Zwischenraum angeordnete Öffnungen.
Das Taktrad stellt ein digitales L-Wert-Pulssignal bereit, wenn
das Zentrum eines Daten-Bits auf dem Rad aus 32 Zähnen mit
dem Zentrum eines Daten-Bits auf dem Rad aus 31 Zähnen sich
gegenüberliegt,
und wenn diese Zentren in Übereinstimmung
mit den IR-Sensoren sind. Das Taktsignal wird dem Mikroprozessor
bereitgestellt, der das Taktsignal als einen Unterbrecher bzw. Interrupt
benutzt, um binäre
Daten von einem Sender-Empfängerpaar
abzutasten, die mit jedem Datenrad in Zusammenhang stehen. Nach
den ersten fünf
Taktzyklen hat jedes Datenrad einen 5-stelligen binären Strom ausgegeben,
der, wenn er kombiniert wird, zwei 5-stellige binäre Nummern
ergibt. Dieses 5-stellige binäre Nummernpaar
wird durch den Mikroprozessor dekodiert, der eine absolute Position
berechnet. Danach triggert jeder Taktzyklus das Abtasten einer neuen
binären
Ziffer von jedem Rad, das gespeicherte 5-Bit binäre Nummernpaar wird aktualisiert,
und eine neue absolute Position der Barriere wird bestimmt.
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Der
bewegbare Barrierenbetätiger
mit Absolut-Positionsdetektor
(oder Kodiersystem) stellt viele Vorteile bereit. Er stellt die
absolute Position der Barriere für
jede Pulsflanke des Taktsignals von Positionierungsübersetzungen
bereit, die durch das Getriebesystem des Motors gedreht werden.
Kurz nachdem Strom bzw. Leistung an dem Motor angelegt wird, würde das
Taktrad 5 Pulse produziert haben. Nach 5 Pulsen bestimmt das Kodiersystem
die absolute Position der Barriere. Das Kodiersystem kann eine Bewegungsrichtung
nach sechs Pulsen des Taktrads bereitstellen. Das Kodiersystem unterscheidet
falsche oder ungewollte Pulse, um eine falsche Positionierung zu
vermeiden.
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Eine
absolute Position wird immer kurz nachdem Leistung angelegt wird,
bereitgestellt (nachdem 5 Pulse und das erste 5-stellige binäre Paar
erhalten wird), ungeachtet von dem gespeicherten Wert der letzten Position,
sowie ungeachtet von wo die Barriere manuell bewegt wurde. Der Absolut-Positionsdetektor
stellt auch eine Gelegenheit für
das System dar, um eine Validitätsüberprüfung für jede neu
berechnete Position auszuführen
(das heißt
durch Überprüfen der
absoluten Position zwischen nachfolgenden Datenströmen kann die
Bewegungsrichtung ermittelt werden). Es sollte auch bemerkt werden,
dass kein Voreinstellen des Rads vor einer Installation/einem Betrieb
benötigt
wird.
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Zusätzliche
Vorteile und Merkmale der Erfindung können durch eine Prüfung der
Beschreibung zusammen mit den Ansprüchen im Lichte der begleitenden
Zeichnungen erkannt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Garagentorbetätigungssystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Rollklappenbetätigungssystems
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung;
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht des röhrenförmigen Motoraufbaus nach 2;
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4 und 5 zeigen
zwei perspektivische Ansichten in aufgelösten Einzelteilen des Orts
des Absolut- Positionsdetektoraufbaus,
der in 3 gezeigt ist;
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6 zeigt
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht des Absolut-Positionsdetektoraufbaus nach 4;
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7 zeigt
eine graphische Darstellung der in jedem der 31-Bit- und 32-Bit-Räder produzierten 32-Bit-Datenströme;
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8 zeigt
eine Beispielsberechnung der Position unter Verwendung des 31-Bit-Rads
und des 32-Bit-Rads;
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9 zeigt
ein Flussdiagramm der Routine, die in dem Controller abläuft, um
die 5-Bit-Datenströme abzutasten;
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10 zeigt
ein Flussdiagramm der RPM-Routine, die in dem Controller benutzt
wird, um die 5-Bit-Datenströme
abzutasten; und
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11 zeigt eine schematische Darstellung
der Elektronik, die die Rollklappenkopfeinheit nach 2 steuert.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen und speziell auf 1 wird nun
ein bewegbarer Barrierenbetätiger,
der eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet, hier im allgemeinen gezeigt und
durch die Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Der bewegbare
Barrierenbetätiger 10 wird
zum Steuern des Öffnens
und Schließens eines
konventionellen Überkopfgaragentors 12 einer
Garage 13 verwendet. Das Garagentor 12 ist an
Führungsschienen 14 montiert
zum Bewegen zwischen der in 1 dargestellten
geschlossenen Position und einer offenen oder angehobenen Position.
Die Garage 13 enthält
eine Decke 16 und eine Wand 18, die eine Öffnung definieren,
die durch das Garagentor 12 blockiert ist. Wie gezeigt,
werden Führungsschienen 14 an
die Wand 18 und die Decke 16 der Garage 13 auf
eine herkömmliche
Art und Weise montiert.
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Eine
Leistungsantriebs-Einheit oder -Kopf, im allgemeinen gekennzeichnet
mit 20, wird an die Decke 16 auf eine herkömmliche
Art und Weise montiert. Eine integrierte Antriebsschiene 22 erstreckt
sich zwischen der Leistungsantriebseinheit 20 und der Garagenwand 18.
Wie in 1 gesehen werden kann, ist ein Ende der integrierten
Antriebsschiene 22 an ein Teil der Garagenwand 18 montiert,
das sich über
dem Garagentor 12 befindet. Ein Betätigungsarm 26 ist
mit einem Ende des Garagentors 12 und an dem anderen Ende
mit einem zur Vor- und Zurückbewegung
montierten Garagenrangierheber 94 entlang der integrierten
Antriebsschiene 22 verbunden. Wie hierin gesehen wird,
treibt ein Motor in der Leistungsantriebseinheit 20 den
Garagenrangierheber 94 auf eine gewünschte Art und Weise an, um
ein Garagentor über
das Koppeln des Garagenrangierhebers 94 und des Betriebsarms 26 an
das Garagentor 12 anzuheben und herabzulassen.
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Eine
Drückknopfsteuereinheit 32,
die einen elektronischen Controller und eine Tastatur enthält, ist
mit elektrischen Leitern 34 mit der Leistungsantriebseinheit 20 gekoppelt
und sendet Signale an die Leistungsantriebseinheit, um einen Betrieb
des Antriebsmotors darin zu steuern. Bevorzugt enthält die Leistungsantriebseinheit 20 auch
einen herkömmlichen
Funkempfänger
(nicht gezeigt) zum Empfangen von Radiosignalen von einem entfernten
Steuersender 38. Eine optionale Hilfsleistungsantriebseinheit 40 ist
gezeigt, die an ein Ende der an die Wand 18 montierten
integrierten Führungsschiene 22 gekoppelt
ist, über
dem Tor 12. Falls erwünscht,
kann eine Betriebsflexibilität
des integrierten Antriebsschienenaufbaus eine Verschiebung der Hauptantriebseinheit
auf einen Punkt, der an das Tor angrenzt, ermöglichen.
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Mit
Bezug auf 2 wird nun ein einen Absolut-Positionsdetektor
verwendendes Barrierenbetätigungssystem
verwendet zum Steuern des Öffnens
und Schließens
einer herkömmlichen
Rollklappe 112. Die Rollklappe ist auf Führungsschienen 114 montiert,
zur Bewegung zwischen der geschlossenen Position, die in 2 dargestellt
ist und einer offenen oder angehobenen Position. Die Wand 118 definiert
eine Öffnung,
die durch die Rollklappe 112 blockiert oder bedeckt ist.
Wie gezeigt, werden Führungsschienen 114 an
die Wand 118 auf eine herkömmliche Art und Weise montiert.
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Eine
Leistungsantriebs-Einheit oder -Kopf, im allgemeinen mit 120 gekennzeichnet,
wird am Oberteil des Rahmens 110 auf eine herkömmliche
Art und Weise montiert. Obwohl die Kopfeinheit gezeigt wird, wie
sie an der Außenseite
montiert ist, wie oben bemerkt wurde, ist in vielen Anwendungen
die Kopfeinheit in die Wand eingebaut, so dass der Benutzer nur
die Klappen sieht. In den zwei in 2 gezeigten
Ansichten, wird die Kopfeinheit 120 gezeigt, die auf gegenüberliegenden
Seiten des Oberteils des Rahmens 110 montiert ist. Wie hierin
gesehen werden wird, treibt ein Motor in der Kopfeinheit 120 eine
Hülse oder
Röhre 142 an,
um die Rollklappe 112 über
die Kopplung von Hülse 142 bis
Rollklappe 112 anzuheben und herabzulassen.
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Die
Steuerung für
die Kopfeinheit 120 kann, wie oben für den Garagentorbetätiger 20 beschrieben wurde,
ausgebildet sein, das heißt,
eine Druckknopfsteuerung oder eine Tastatur benutzen, die an einem
anderen Ort an einer Wand montiert ist. Zusätzlich kann eine Kopfeinheit
auch einen herkömmlichen
Funkempfänger
(nicht gezeigt) enthalten, zum Empfang von Radiosignalen von einem
entfernten Steuersender.
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Falls
es erwünscht
ist, kann die Kopfeinheit 120 an jeder Seite des Rahmens 110 montiert
werden.
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Wie
in 3, 4 und 5 gezeigt,
enthält
die Kopfeinheit 120 ein Röhrengehäuse 138 und Endabschnitte 122 und 134.
Innerhalb des Gehäuses 138 ist
der Motor 130, der eine Ausgabewelle 131 enthält, mit
einem Ende an den Endabschnitt 134 und mit dem anderen
Ende an den Antriebsübersetzungsaufbau 132 gekoppelt.
Die Ausgabe von dem Übersetzungsaufbau 132 wird
einem Ausgabering 140 bereitgestellt, der fest an die äußere Hülse 142 angebracht
ist. Rollklappen sind an die äußere Hülse 142 angebracht,
so dass, wenn der Motor 130 läuft, die äußere Hülse 142 rotiert und
die Rollklappen zum Öffnen
oder Schließen
bringt (abhängig
von der Rotationsrichtung des Motors 130).
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Die äußere Hülse 142 ist
auch fest an Ring 136 angebracht. Der Ring 136 treibt
den Absolut-Positionsdetektoraufbau 124 an. Der Positionsdetektoraufbau 124 ist
mit einer Steuerplatte 144 gekoppelt. Die Steuerplatte 144 enthält die Elektronik
zum Starten und Steuern des Motor 130 (siehe 11). Ein Kondensator 126 wird
zum Starten des Motors 130 benutzt (unten beschrieben).
Eine Bremse 128 wird bereitgestellt, um den Motor 130 zu
verlangsamen, wenn die Rollklappen sich einer Grenzposition nähern.
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Mit
Bezug auf 6 und 7 enthält der Absolut-Positionsdetektoraufbau 124 ein
Taktrad 206, das an einer Achse 212 zum Rotieren
mit derselben angebracht ist. Die Achse 212 ruht auf Stützen 210,
die an einer Platte 140 durch Füße 240 angebracht
sind, und sie rotiert frei darin. Das Taktrad 206 enthält 32 mit
gleichem Zwischenraum angeordnete Öffnungen 230. Das
Taktrad 206 stellt ein digitales L-Wertpulssignal bereit, wenn das Zentrum
eines Daten-Bits auf dem Rad aus 32 Zähnen 202 dem Zentrum
eines Daten-Bits auf dem Rad aus 31 Zähnen 204 gegenüber liegt,
und wenn diese Zentren mit den IR-Sensoren übereinstimmen – durch
eine Öffnung 230 (nicht
gezeigt). Das Taktsignal wird dem Mikroprozessor bereitgestellt,
der das Taktsignal als ein Interrupt benutzt, um binäre Daten
von jedem Datenrad abzutasten. Das 32-Bit-Rad 202 wird
an die Achse 212 zur Rotation mit derselben angebracht.
Jede vollständige
Rotation des 32-Bit-Rads 202 entspricht einer vollständigen Rotation
eines Taktrads 206. Das 32-Bit-Rad 202 enthält 32 Zähne oder Übersetzungen 220,
die durch ein durch den Ring 136 angetriebenes Ritzel 252 angetrieben
werden (siehe 4). Das 31-Bit-Rad 204 enthält 31 Zähne oder Übersetzungen 222,
die auch durch das Ritzel 252 angetrieben werden. Das 31-Bit-Rad 204 dreht
sich frei um die Achse 202. Eine Umdrehung des 32-Bit-Rads 202 entspricht 32/31
Umdrehungen des 31-Bit-Rads 204.
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Ein
eindeutiges Bit-Strommuster wird in sowohl dem 32-Bit-Rad 202,
als auch dem 31-Bit-Rad 204 gebildet. Unterhalb der Zähne 220 sind
massive Bereiche 226 und Lücken 224. Eine Lücke unter
einem Zahn 220 entspricht einer 0; ein massiver Bereich 226 entspricht
einer 1. Das exakte Muster wird in 7 gezeigt. Die
erste Reihe von Pulsen stellt die durch das Taktrad 206 generierten
32 Pulse dar. Eine vollständige
Umdrehung des Taktrads generiert 32 L-Wertpulse, die eine Abtastzeit
repräsentieren.
Das 31-Bit-Rad weist massive und leere Bereiche auf, die einem 31-Bit-Strom
entsprechen: 1111000001110100010010101100110, wie es in der zweiten
Zeile von 7 gezeigt wird. Für jede vollständige Umdrehung
des Taktrads produziert das 31-Bit-Rad den eindeutigen 31 Bit Datenstrom
plus ein Überoll-Bit.
Das 32-Bit-Rad 202 generiert den Datenstrom: 11111000001110100010010101100110,
der das gleiche Muster besitzt, wie der 31 Bit Datenstrom mit der
Hinzufügung
einer extra 1 am Beginn des Stroms. Dieser Datenstrom ist konstant
für jede
Umdrehung des Taktrads.
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In
dem 32 Bit Datenstrom werden keine fünf hintereinanderfolgenden
Bits irgendwo anders in dem Strom wiederholt. Dies gilt für den 31
Bit Datenstrom. Wenn die Einheit mit Energie bzw. Leistung für eine Bewegung
versorgt wird, werden fünf
hintereinander folgende (oder nachfolgende) Bits von jedem Rad abgetastet.
Der Dezimalwert wird für
jede 5 Bit-Nummer berechnet. Die Nachschlagetabelle A (hier beigelegt)
wird benutzt, um die 5 Bit-Zahl in eine Dezimalzahl zu konvertieren.
Dann wird ein mathematische Operation an den zwei konvertierten
Zahlen ausgeführt
(von dem 31-Bit-Rad und dem 32-Bit-Rad), um eine absolute Position
zu erzeugen.
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Mit
Bezug auf 7 würde, wenn die Einheit mit den,
wie in 7 gezeigten, ausgerichteten Rädern mit Energie versorgt würde, der
erste abgetastete 5-Bit-Datenstrom 11110 für das 31-Bit-Rad und 11111
für das 32-Bit-Rad
sein. In dem nächsten
Taktzyklus, nach einer Rotation von 1/32 des Taktrads, wird ein
Taktpuls generiert, das 31-Bit-Rad erzeugt 11100 und das 32-Bit-Rad
erzeugt 11110. Mit 32 1/32 Schritten oder 32 5 Bit-Rahmen fortfahrend,
wird jeder folgende oder nacheinanderfolgende, durch jedes Rad erzeugte,
5-Bit-Datenstrom
eindeutig.
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Eine
Beispielsberechnung ist in 8 gezeigt.
Ein 5-Bit-Datenstrom
wird von, sowohl dem 31-Bit-Rad, als auch dem 32-Bit-Rad abgetastet. In diesem Beispiel
erzeugt das 31-Bit-Rad den 5-Bit-Datenstrom 01000. Das 32-Bit-Rad
erzeugt den 5-Bit-Datenstrom
10101. Diese Zahlen wandeln sich in 08 (Nachschlag 1) bzw. 21 (Nachschlag
2) um unter der Verwendung der Tabelle A. 12–20 = –8. Falls das Ergebnis negativ
ist, wird 31 hinzuaddiert (das Gleiche wie Modulo 31 arithmetisch).
Man wendet die mathematische Formel an: (Ergebnis × 32) +
Nachschlag 2 = absolute Position. Dies ergibt eine absolute Position
von 756 aus 992 möglichen
Positionen entlang des Bewegungspfads.
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Die
Berechnung der absoluten Position wird in zwei Interrupt-Routinen durch den
Controller ausgeführt.
Die erste Interrupt-Routine tastet den Takt und die Datenräder ab und generiert
das nächste
zu verwendende Bit in dem Schiebefenster oder gleitenden 5-Bit-Datenstrom.
Wenn das Taktrad einen digitalen L-Wertpuls erzeugt, führt der
Controller die in 9 gezeigte absolute Positionsroutine
aus. Mit Bezug auf 9 überprüft die Routine bei Schritt 300,
ob der IR-Sensor und Detektor betriebsbereit sind. Falls der IR-Sensor und
Detektor nicht betriebsbereit sind, belässt der Controller die Routine
bei Schritt 318. Falls der IR-Sensor und Detektor betriebsbereit sind, überprüft die Routine,
ob der Motor bei Schritt 302 an ist. Falls nicht, verlässt die
Routine Schritt 318. Falls der Motor an ist, überprüft die Routine
bei Schritt 304, ob der Taktpuls niedrig ist, was den Anfang
eines Taktpulses kennzeichnet. Falls nicht, verlässt die Routine Schritt 318.
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Falls
der Taktpuls niedrig ist, setzt die Routine den Zustand des 31-Bit-Rad-(WHEEL_31_STATE)
Registers und den Zustand des 32-Bit-Rads-(WHEEL_32_STATE) Register
auf einen L-Wert in Schritt 306. Diese Register speichern
den Wert des nächsten
detektierten Daten-Bits. Bei Schritt 308 überprüft die Routine,
ob der 31-Bit-Radstrom hoch ist. Falls ja, setzt sie das 31 Bit
Zustandsregister auf einen H-Wert in Schritt 310. Falls
nicht, geht sie weiter zu Block 312, wo sie überprüft, ob der
32-Bit-Radstrom hoch ist. Falls ja, setzt sie das 32-Bit-Radzustandsregister
auf einen H-Wert bei Schritt 314. Falls nicht, ruft sie
die U/min-Routine auf und verlässt
dann die Routine bei Schritt 318. Die U/min-Routine nimmt
das aktuelle Bit und benutzt es, um den nächsten 5-Bit-Datenstrom zum
Benutzen im Berechnen der absoluten Position der Klappe zu erzeugen.
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Sobald
die 5 Bit Ströme
berechnet und gespeichert sind, berechnet der Controller die absolute
Position, wie oben beschrieben, und benutzt diese Information, um
auf dem laufenden zu bleiben, wo das Tor oder die Klappe bei jedem
Taktzyklus ist und als eine Validitätsüberprüfung für die Bewegungsrichtung. Es
sollte bemerkt werden, dass, falls die Plane, das Tor oder die Klappe
manuell bewegt wird, eine Bewegung des Tors oder der Klappe das
das Taktrad und 31-Bit-Rad
und 32-Bit-Rad bewegende Ritzel antreiben werden, so dass eine Tor/Klappenposition
immer mechanisch in dem Absolut-Positionsdetektoraufbau
aufgezeichnet wird, bereit zum Lesen, wenn die Einheit mit Energie
versorgt wird.
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Nachdem
das aktuelle Bit von jedem Rad in dem passenden Register gespeichert
wird, wird die RPM-Routine aufgerufen. Mit Bezug auf 10 überprüft die Routine
bei Schritt 340 die Bewegungsrichtung. Diese Information
wird typischerweise durch die Benutzereingabe bereitgestellt, wenn
der Benutzer den Auf-Knopf oder Ab-Knopf auswählt. Wie oben bemerkt, kann
diese Information verifiziert geändert
werden, falls die Absolut-Positionsinformation nicht zwischen nachfolgenden
Taktpulsen überprüft wird.
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Falls
sich die Klappe hoch bewegt, springt die Routine zu Schritt 344.
Falls sich die Klappe nach unten bewegt, springt die Routine zu
Schritt 342. Jeder der Schritte 342 und 344 bildet
das passende Schiebefenster (bestimmt die nacheinanderfolgenden
5 Bits, die im Berechnen der Klappenposition zu benutzen sind).
In Schritt 344 verschiebt die Routine die MASK_31 Bits
nach links. Die MASK_31 Bit-Maske
ist ein Fenster aus allen 31 Bits des 31-Bit-Rads. Dann ist das
niedrigstwertige Bit von der MASK_31 durch ein logisches ODER mit
dem 31-Bit-Radzustandsregister verknüpft. Nur die ersten 5 Bits
der MASK_31-Maske (die den gesamten 31 Bit Datenstrom enthält, der
durch das 31-Bit-Rad dargestellt wird) werden maskiert. Dann wird
die MASK_32-Bit-Maske (die den gesamten 32 Bit Datenstrom enthält, der
durch das 32-Bit-Rad
dargestellt wird) ein Bit nach links verschoben und das niedrigstwertige
Bit der MASK_32-Bit-Maske wird durch ein logisches ODER mit dem
Wert in dem 32-Bit-Radzustandsregister verknüpft. Nur die ersten 5 Bits
werden maskiert. Dies ergibt zwei verschobene 5-Bit-Datenströme, einen
von dem 31-Bit-Rad und einen von dem 32-Bit-Rad, die benutzt werden,
um die Position der Klappe für
diesen Taktzyklus zu bestimmen.
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In
Schritte 342 verschiebt die Routine die MASK_31 Bits nach
rechts. Dann wird das fünfte
niedrigstwertige Bit der MASK_31 durch ein logisches ODER mit dem
WHEEL_31_STATE Register verknüpft.
Dann werden nur die ersten fünf
niedrigstwertigen Bits der MASK_31 maskiert. Die MASK_32 Maske wird
ein Bit nach rechts verschoben. Dann wird die MASK_32 Maske durch
ein logisches ODER mit dem WHEEL_32_STATE Register verknüpft.
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In
Schritt 346 benutzt die Routine eine ROM Nachschlagetabelle
(siehe Tabelle A), um eine Umwandlung für die Zahlen in MASK_31 und
MASK_32 zu erlangen. Diese digitalen Zahlen werden in den Variablen MASK_31_VALUE
und MASK_32_VALUE gespeichert. In Schritt 348 wird die
Differenz zwischen MASK_31_VALUE und MASK_32_VALUE berechnet und
der Rest von Modulo 31 arithmetisch berechnet. Dieses Ergebnis wird
die DIFFERENCE genannt. Im Schritt 350 wird die DIFFERENCE
mit 32 multipliziert. Dann wird MASK_32_VALUE zu dem Produkt hinzuaddiert.
Diese Zahl ist die absolute Position und wird in dem POS_CNTR gespeichert.
Bei Schritt 354 endet die Routine.
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Der
Controller benutzt den POS_CNTR-Wert beim Steuern der Betätigung der
Klappe in seinen anderen Routinen, die nicht beschrieben werden.
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Eine
Schematik der Steuerschaltung, die sich auf der Steuerplatte 142 befindet,
ist in 11 gezeigt. Ein Controller 500 arbeitet
die verschiedenen Software-Routinen ab, die den Rollklappenbetätiger 120 betreiben.
Der Controller 500 kann ein Z86733 Mikroprozessor sein.
In dieser bestimmten Ausführungsform
wird die Rollklappe nur durch einen an der Wand montierten oder
an einer Einheit montierten Schalter gesteuert, der über das
Verbindungsglied J2 gekoppelt ist. Das Verbindungsglied J2 weist
Eingänge
für hoch-geschaltet-heiß bzw. unter
Spannung und tief-geschaltet-heiß auf. Bei
einer Rollklappe bewegt sich der Motor nur, wenn der Benutzer den
Leistungsrichtungsschalter drückt,
der mit dem Verbindungsglied J2 verbunden ist und der Triac Q1 wird
durch den Microcontroller aktiviert. Drücken des Aufwärts- oder
Abwärtsschalters
legt eine Leistung an die Platte über das Verbindungsglied J2
an und stellt verschiedene Motorphasen und Richtungsinformationen
dem Controller 500 bereit. Wenn der Controller 500 eine
Bewegung erlaubt, ermöglicht
Triac Q1 den neutralen Pfad des Motors. Die dann mit Leistung versorgte
Motorwindung wird Strom führen.
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Jedoch
kann die Steuerschaltung modifiziert werden, um einen Empfänger zu
enthalten, so dass die Rollklappe von einem entfernten Sender (wie
oben beschrieben) betätigt
werden kann. Eine Leistungsversorgungsschaltung 190 setzt
AC Leitungsleistung von dem Verbindungsglied J2 in plus 5 Volt um,
um die logischen Schaltungen anzutreiben, sowie plus 16 Volt für eine Spannungsversorgung
für die
Phototransistoren Q4, Q5, Q6.
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Bei
Empfang eines Rollklappenbewegungsbefehlssignals durch J2 wird der
Motor aktiviert. Rückkopplungsinformation
von dem Motor und dem Wechselstrom wird von J1 bereitgestellt und
an U3:A, U3:B, U3:C und U3:D angelegt. Die Ausgänge von U3:B und U3:D stellen
den Pins P26 und P25 Hoch- bzw. Tiefphaseninformation bereit. Die
Ausgänge
von U3-A und U3:C stellen den Pins P21 und P20 eine Abwärts- bzw.
Aufwärtsrichtung
bereit.
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Ein
Schwinger bzw. Kristall CR1 stellt ein internes Taktsignal für den Mikroprozessor 500 bereit.
EEPROM 200 speichert die Information, wie zum Beispiel
Begrenzungsflags, Kraftflags, Lernmodusflags, etc. Die IR-Signalunterbrechung
von Taktrad 206 treibt Q5 an, was eine Eingabe für Signal
P31 bereitstellt. Das Rad 31 treibt Q4 an, was ein Eingabesignal an
P30 bereitstellt. Das Rad 32 treibt Q3 an, was ein Eingabesignal
an P33 bereitstellt.
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Tabelle
A, die hierzu beigelegt ist, ist die oben beschriebene Nachschlagetabelle.
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Aufstellung
A (Seiten A1 bis A21), die hierzu beigelegt ist, enthält eine
Quellenliste von einer Reihe von Routinen, die zum Betrieb eines
bewegbaren Barrieren-Betätigers
gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt werden.
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Wie
durch Lesen der Beschreibung und anhängenden Zeichnungen erkannt
wird, sind die beschriebenen Betätigersysteme
für bewegbare
Barrieren vieler Arten anwendbar, wie zum Beispiel für Zäune, Tore, Klappen,
Planen, Garagentore, Überkopftore
und ähnliche.
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Während bestimmte
Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, wird erkannt werden,
dass viele Änderungen
und Modifikationen dem Fachmann bewusst werden und es ist in den anhängenden
Ansprüchen
beabsichtigt, alle diese Änderungen
und Modifikationen, die innerhalb des wahren Gedankens und Umfangs
der Erfindung fallen, abzudecken.
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