-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abschätzen einer
Dauer, während
derer ein Betätigungsgerät, das zum
Betätigen
einer beweglichen Abschirmung oder einer beweglichen Schliess-,
Verdunkelungs- oder Sonnenschutzeinrichtung eines Gebäudes bestimmt
ist, ohne Energiespeisung ist, und das Verfahren ist im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegeben. Ausserdem betrifft die Erfindung
ein Betätigungsgerät, mit dessen
Hilfe das erfindungsgemässe
Verfahren ausgeführt
werden kann.
-
Die
Antriebsgeräte,
die zum Bewegen von Einrichtungen zum Verschliessen, zum Abdunkeln oder
zum Sonnenschutz von Gebäuden
eingesetzt werden, erhalten ihre Energieversorgung oft über das
Wechselstromnetz. Bei bestimmten Einstellungen ist es sehr wichtig,
die Zeitdauer zu messen, während
derer das Antriebsgerät
nicht unter Spannung steht. Es können
nämlich
eine oder mehrere kurze Perioden, während derer das Antriebsgerät nicht
unter Betriebsspannung steht, dazu verwendet werden, um bestimmte
Anweisungen an das Betätigungsgerät zu senden.
-
Diese
Ausschaltperioden stellen Zeiträume dar,
die im allgemeinen sehr viel länger
sind als diejenigen, die im Betriebsmodus der Befehlsübermittlung
eine Unterbrechung eines Teils einer einzigen Wechselspannungsperiode
in der Speisespannung ausnutzen, oder auch selbst mehrerer Wechselspannungsperioden,
wie es beispielsweise in der Patentanmeldung
FR-2'844'625 angegeben
ist.
-
Die
Zeiten, während
derer keine Speisung stattfindet, ermöglichen die Übermittlung
einer Anweisung einer besonderen Art und liegen zwischen einer Sekunde
und mehreren Sekunden.
-
Aus
der Patentanmeldung
FR-2'761'183 ist es
bekannt, eine doppelte Unterbrechung der Energieversorgung des Betätigungsgeräts zur Nullstellung
der internen Speicher des Geräts
und/oder zum Umschalten des Geräts
in einen Lernmodus auszunutzen.
-
Eine
Vorrichtung zur Betätigung
einer Schliessvorrichtung ist aus der Patentschrift
US-6'078'159 bekannt.
Diese Vorrichtung weist einen Steuerkasten mit zwei Tasten auf,
die jeweils die Steuerung der Verschiebung eines beweglichen Elements
in einer ersten Richtung und dann in einer zweiten Richtung bewirken.
Um diese Vorrichtung in einen Konfigurationsmodus zu bringen, ist
es erforderlich, die eine oder die andere Taste mindestens jeweils
zweimal hintereinander zu betätigen,
und zwar innerhalb eines vorher definierten Zeitraums, der kleiner
ist als die Dauer der Betätigung,
welche zu einer Bewegung des beweglichen Elements führt. Wenn
man also die Verschiebung des beweglichen Elements steuern möchte, ist
es erforderlich, die Befehlstaste länger zu drücken, als die oben beschriebene
voreingestellte Zeitdauer beträgt.
-
In
diesen einzelnen Fällen
ist es notwendig, so vorzugehen, dass die Befehlsimpulse mit Sicherheit
innerhalb einer kurzen Zeitspanne aufeinanderfolgen. Weil aber die
Wechselspannung im Augenblick des Abschaltens verschwindet, kann
eine Messung der fraglichen kurzen Zeitspanne nicht durchgeführt werden.
Beispielsweise misst die Vorrichtung gemäss der Patentschrift
US-6'978'159 die
Dauer der Befehlsimpulse, nicht aber die Zeitintervalle, durch welche
sie getrennt sind.
-
Die
Bedienungssicherheit einer solchen Einrichtung wird vermindert,
wenn kein Mittel zum Messen der Zeitdauer, während welcher die Energieversorgung
unterbrochen wurde, zur Verfügung
steht. Der Mikrokontrolleur besitzt natürlich nicht die Mittel, zu
unterscheiden, ob eine Unterbrechung der Energiezufuhr zufällig ist
oder ob es sich um eine gewollte, kurze Stromunterbrechung mit einer
vorbestimmten Dauer handelt, die sogar zwecks Bestätigung beispielsweise
zweimal wiederholt wurde. Dabei kann die zufällige Unterbrechung entweder
nur kurz oder im Gegensatz dazu sehr lange andauern.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die Überwindung
dieser Nachteile ermöglicht.
Insbesondere soll das erfindungsgemässe Verfahren mittels äusserst
einfacher Mittel in der Lage sein, die Dauer abschätzen können, während derer
das Betätigungsgerät nicht
mit Energie versorgt wird.
-
Das
erfindungsgemässe
Verfahren zum Schätzen
der Zeitdauer ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1
definiert.
-
Unterschiedliche
Ausführungsformen
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bilden den Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche
2 bis 4.
-
Der
Patentanspruch 5 beschreibt das Betätigungsgerät der vorliegenden Erfindung.
-
Das
Betätigungsgerät kann eine
Diode enthalten, die in Reihe mit dem Element zum Speichern elektrischer
Energie zwischen die Ausgangsklemmen des Spannungsumformers geschaltet
ist.
-
Die
Mikrokontrolleinheit weist vorzugsweise eine Eingangsklemme auf,
die einerseits an eine den Taktgeber und den ersten Speicher umschliessende Zeitmessschaltung
und andererseits an eine Ausgangsklemme des Spannungsumformers angeschlossen
ist.
-
Die
Figuren der Zeichnung veranschaulichen als Beispiel Betätigungsgeräte der vorliegenden
Erfindung, die eine Ausführung
des erfindungsgemässen
Verfahrens ermöglichen.
-
1 ist
ein elektrisches Schaltschema einer ersten Ausführungsform eines Antriebsgeräts zur Ausführung des
erfindungsgemässen
Verfahrens.
-
2 zeigt
ein elektrisches Schema einer zweiten Ausführungsform eines Antriebsgeräts zur Ausführung des
erfindungsgemässen
Verfahrens.
-
3 stellt
ein Organigramm dar, in dem die wichtigsten Schritte einer ersten
Ausführungsform des
erfindungsgemässen
Verfahrens eingetragen sind.
-
4 ist
ein Organigramm der wichtigsten Schritte einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens.
-
Die
in 1 gezeigte Anlage 1 weist ein Betätigungsgerät ACT auf,
das mit einem Motor MOT ausgestattet ist, der eine bewegliche Vorrichtung
am Gebäude,
die auch als Last LD bezeichnet wird, in einer ersten und einer
zweiten Bewegungsrichtung verschieben kann, beispielsweise in Richtung
des Aufziehens oder des Ablassens eines Rolladens oder in horizontaler
Richtung nach rechts oder nach links bei einem verschiebbaren Schirm.
Das Betätigungsgerät ist mit
dem Wechselstromnetz verbunden, nämlich über einen Nulleiter AC-N und
einen Phasenleiter AC-H. Der Nulleiter AC-N ist mit einem Anschluss
N0 des Gerätes
verbunden. Der Anschluss an den Phasenleiter geschieht über einen ersten
Phasenanschluss UP und einen zweiten Phasenanschluss DN, welche
je nach dem Zustand eines Schalters K1 mit dem Phasenleiter AC-H
verbunden sind. Gemäss 1 enthält der Befehlsschalter
zwei Schaltebenen K11 und K12, beispielsweise Drucktasten. Je nach
Wunsch des Benutzers, die genannte Einrichtung in der einen oder
in der anderen Richtung in Bewegung zu setzen, wird auf die Taste
K11 oder auf die Taste K12 gedrückt.
Die Schalter K11 und K12 werden notwendigerweise während der
gesamten Dauer der Bewegung der Einrichtung niedergedrückt, damit
der Antriebsmotor über
den einen oder den andern dieser Schalter mit Strom versorgt werden
kann.
-
Die
Schliesszustände
der Schalter K11 und K12 werden jeweils von einem ersten Sensor
CS1 und einem zweiten Sensor CS2 ermittelt, welche als Stromsensoren,
als Optokoppler oder als einfache elektronische Schaltungen ausgeführt sind,
die die Umwandlung einer höheren
Wechselspannung in eine Gleichspannung gestatten, deren Wert niedrig genug
ist, um in Logikschaltungen verarbeitet zu werden, beispielsweise
5 Volt. Diese Sensoren sind vorzugsweise Stromsensoren, wobei es
sich aber auch um Spannungsteiler mit einer Gleichrichterdiode und einem
Filterkondensator handeln kann.
-
Ausserdem
weist das Betätigungsgerät eine Steuereinheit
MCU auf, die einen Mikrokontrolleur CPU und einen Energiewandler
PSU enthält.
-
Der
Energiewandler PSU ermöglicht
die Abgabe einer Gleichspannung zwischen zwei Ausgangsleitungen
VCC und GND. Wie es üblich
ist, wird das Potential der Massenleitung GND auf Null gesetzt,
und das Potential der positiven Leitung VCC beträgt demgemäss +Vcc, beispielsweise +5
Volt. Dieses Gleichspannungspotential wird auf verschiedene Schaltungen
der Steuereinheit MCU gegeben, um diese mit Spannung zu versorgen.
-
Der
Eingang des Energiewandlers PSU kann über zwei Leitungen mit dem
Phasenleiter AC-H verbunden werden, und diese beiden Leitungen sind
an dem ersten Phasenanschluss UP und dem zweiten Phasenanschluss
DN angeschlossen.
-
Die
Sensoren CS1 und CS2 sind in 1 nach dem
Abgang der Speiseleitungen des Wandlers PSU eingezeichnet, können aber
auch vor diesen Abzweigleitungen eingebaut werden, d. h. sich zwischen
den Anschlüssen
UP und DN einerseits und den Speiseleitungen des Energiewandlers
PSU andererseits befinden.
-
Die
von den Sensoren CS1 und CS2 abgegebenen Signale werden auf einen
ersten Eingang I1 und einen zweiten Eingang I2 des Mikrokontrolleurs CPU
gegeben und bestimmen je nach ihrer Herkunft, ob das anliegende
Steuersignal ein Befehl zur Verschiebung des beweglichen Elements
in einer ersten Richtung oder in einer zweiten Richtung darstellt
oder aber ob es sich um die Kombination von Tastenbetätigungen
der Schalter K11 und K12 handelt, die als besondere Anweisung zu
interpretieren ist.
-
Im
Falle einer Anlage, die mit einem Befehlssender ferngesteuert wird,
können
die Steuerbefehle ebenfalls von einem Funkempfänger RFR empfangen und über eine
serielle Leitung RFC an den Mikrokontroller weitergegeben werden,
wobei diese Leitung an einem vierten Eingang I4 des Mikrokontrolleurs
CPU liegt.
-
Der
Mikrokontrolleur CPU weist einen ersten Ausgang O1 und einen zweiten
Ausgang O2 auf, die jeweils an eine Umschalteinheit RLU angeschlossen sind,
und zwar an einem ersten Umschalteingang RL1 und einem zweiten Umschalteingang
RL2.
-
In
Abhängigkeit
von den empfangenen Steuerbefehlen aktiviert der Mikrokontrolleur
CPU den ersten Ausgang O1 oder den zweiten Ausgang O2 derart, dass
beispielsweise Relais, die in der Umschalteinheit RLU eingebaut
sind, aktiviert werden. Dabei können
diese Relais elektromagnetische oder statische Relais sein. Die
Umschalteinheit ermöglicht den
Anschluss des Motors an den Phasenleiter AC-H über den Umschalter K1 und den
ersten Phasenanschluss UP oder aber an den zweiten Phasenanschluss
DN und über
die Stromsonden CS1 oder CS2, über
welchen eine vernachlässigbare
Spannung abfällt.
Das Potential auf dem Bezugsleiter UP' kann dem Potential des Phasenanschlusses
UP und das Potential auf dem Bezugsleiter DN' dem Potential des Phasenanschlusses
DN zugeordnet werden.
-
Im
Beispiel, welches in 1 dargestellt ist, handelt es
sich beim Motor MOT um einen Einphasen-Indektionsmotor mit Phasenschieberkondensator
und zwei Wicklungen W1 und W2 sowie einem Kondensator CM. Der Motor
liegt einerseits über
eine Verbindung mit dem Nullanschluss N0 am Nulleiter AC-N, und
andererseits am Phasenleiter AC-H über die Umschalteinheit RLU,
deren Ausgänge
P1 und P2 mit den Eingängen
UP' und DN' in Verbindung stehen,
je nach dem Schaltzustand der Eingänge RL1 und RL2 der Umschalteinheit.
-
Ein
nicht dargestelltes Reduziergetriebe kann in die kinematische Kette
zwischen dem Elektromotor und dem zu bewegenden beweglichen Element
eingeschaltet sein.
-
Ein
Positionsdetektor, der nicht dargestellt ist, kann in die bewegliche
Vorrichtung eingebaut werden und ein Positionssignal liefern, welches
an einem fünften
Eingang I5 des Mikrokontrolleurs CPU über eine Leitung POS anliegt.
-
Der
Mikrokontrolleur CPU enthält
eine Schaltung TMR zur Zeitmessung, deren Triggereingang TRG einen
dritten Eingang I3 des Mikrokontrolleurs darstellt. Dieser Eingang
aktiviert auch ein unterschiedliches Unterbrechungsprogramm, je
nachdem der Eingang von H(1) auf L(0) oder umgekehrt schaltet. Die
Zeitmessschaltung TMR weist, wie es in 1 dargestellt
ist, einen Taktgeber CLK auf, der mit einem Zähler CNT verbunden ist. Dieser
Zähler wird
durch die Impulse des Taktgebers CLK inkrementiert. Der Ausgang
des Zählers
CNT ist als Speicher ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass der Wert des
Zählers
zwischen zwei Zeitimpulsen unverändert bleibt.
Der Speicher MEM ist demgemäss
derjenige Teil des Zählers
CNT, in welchem der jeweilige Wert gespeichert ist, den der Zähler erreicht
hat.
-
Der
Mikrokontrolleur wird zwischen einem Anschluss GND, der an Masse
liegt, und einem Spannungsanschluss VDD, der über eine Diode D1 an positiver
Spannung VCC liegt, mit Energie versorgt. Ein Superkondensator SC1
ist zwischen die Anschlüsse
VDD und GND geschaltet. Wenn dieser Kondensator mit der Spannung
+Vcc aufgeladen ist, die vom Wandler PSU kommt, übernimmt dieser Kondensator
während
einer Zeitdauer, die länger
ist als eine voreingestellte Höchstdauer
TMAX, die Energiespeisung des Mikrokontrolleurs mindestens in einem
Modus schwacher Aktivität,
währenddem
die Zeitmessschaltung TMR in Tätigkeit
ist.
-
Wenn
eine Speiseunterbrechung diese genannte Dauer wesentlich übersteigt,
kann der Modus der schwachen Aktivität nicht länger beibehalten werden, und
die Energieversorgung des Mikrokontrolleurs ist definitiv unterbrochen.
Der Mikrokontrolleur enthält
jedoch zusätzlich
mindestens einen Sicherheitsspeicher FLG, in dem mindestens eine
Information über
eine sehr lang andauernde Unterbrechung der Energiezufuhr aufgezeichnet
wird. Dieser Speicher FLG besteht beispielsweise aus einem wiederprogrammierbaren
Lesespeicher oder einfach aus einem Speicher mit sehr geringem Stromverbrauch, der über die
Restspannung im Superkondensator SC1 oder über eine nicht dargestellte
unabhängige Batterie
mit Energie versorgt wird.
-
Eine
erste Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens ist im Organigramm gemäss 3 niedergelegt.
-
In
einem ersten Aktivierungsschritt 30 wird am Triggereingang
TRG ein Übergang
vom Zustand H(1) zum Zustand L(0) ermittelt. Dieser Übergang
ist das Ergebnis einer Unterbrechung der Stromversorgung des Betätigungsgeräts.
-
In
einem zweiten Schritt 31 wird der Sicherheitsspeicher FLG
initialisiert, indem ihm ein niedriger Logikzustand zugeordnet wird.
Auch wird der Zähler
CNT initialisiert (dessen Speicher MEM den Wert des Zählers CNT
speichert), und die Zeitmessschaltung TMR wird so aktiviert, dass
der Zähler
CNT die Impulse des Taktgebers CLK zählen kann.
-
In
einem dritten Schritt 32 wird der Wert ständig geprüft, der
vom Zähler
CNT in der Zeitmessschaltung TMR angegeben wird. Wenn dieser Wert einen
vorher eingestellten Höchstwert
TMAX übersteigt,
geht der logische Zustand des Sicherheitsspeichers FLG nach oben,
und der Mikrokontrolleur wird in einen Ruhezustand versetzt, bei
dem er lediglich die Mindestenergie verbraucht, die zum Aufrechterhaltung
der in seinen Speichern befindlichen Informationen erforderlich
ist.
-
In
einem vierten Schritt 40 wird ein Übergang am Triggereingang TRG
vom Zustand L(0) in den Zustand H(1) ermittelt, wobei dieser Übergang
das Ergebnis einer erneuten Verbindung des Betätigungsgerätes mit der Stromversorgung
darstellt. Dieser Schritt kann durch das Aufwecken des Mikrokontrolleurs
CPU eingeleitet werden, weil nun am Eingang VDD eine Spannung erscheint.
-
Im
Schritt 41 wird der Zustand des Sicherheitsspeichers FLG
ausgelesen.
-
Im
Schritt 42 wird der Wert, der in der Speicherzelle des
Sicherheitspeichers FLG niedergelegt ist, überprüft. Wenn dieser Wert einem
Zustand H entspricht, wird der Zeitdauer des Unterbruches der Speisung
TOFF ein Wert zugeteilt, der über
dem Wert der voreingestellten Höchstdauer
TMAX liegt.
-
Auf
diese Weise kann festgestellt werden, ob die Dauer TOFF der Unterbrechung
der Energiezufuhr am Betätigungsgerät oberhalb
einer vorbestimmten Zeitdauer TMAX liegt. In Abhängigkeit von diesem Ergebnis
kann beispielsweise die Unterbrechung in Betracht gezogen werden,
um einen bestimmten Steuerbefehl oder einen Teil des besonderen
Steuerbefehls zu bestätigen.
-
Es
kann ebenfalls vorgesehen werden, dass ein zweiter Speicherplatz
FLG2 im Sicherheitsspeicher vorgesehen wird, in dem ein Zustand
H gespeichert wird, wenn die Zeitmessschaltung TMR eine minimale
voreingestellte Zeitdauer TMIN überschreitet.
Die Dauer der Spannungsunterbrechung TOFF kann nun zwischen zwei
Werten eingegrenzt werden. Es ist jedoch erforderlich, dass der
Mikrokontrolleur mindestens während
der Zeitdauer TMAX teilweise aktiv bleibt, und jede Unterbrechung
der Energieversorgung von kürzerer
Dauer kann ver arbeitet werden, ohne dass eine Information im Sicherheitsspeicher
niedergelegt werden müsste.
-
Bei
einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens wird kein Speicherplatz im Sicherheitsspeicher zur Verfügung gestellt.
-
Zu
diesem Zweck wird der Superkondensator SC1 bei der Konstruktion
der Befehlseinheit MCU derart dimensioniert, dass er den Mikrokontrolleur nur
während
einer Zeitdauer mit Energie versorgen kann, die ein wenig oberhalb
der Summe aus der voreingestellten Höchstdauer TMAX und derjenigen
Zeit liegt, die zur Verarbeitung der Information der Messung der
Zeitdauer TOFF erforderlich ist. Unter diesen Bedingungen erzeugt
das Wiedereinschalten der Speisespannung vor Ablauf der Zeit TMAX
die einfache Fortsetzung des Programms; beispielsweise wird eine
Messschaltung der Energieeinschaltzeit aktiviert.
-
Wie
aus 4 hervorgeht, wird in einem ersten Aktivierungsschritt 50 ein Übergang
vom Zustand H(1) in den Zustand L(0) am Triggereingang TRG ermittelt,
wobei dieser Übergang
das Ergebnis einer Unterbrechung der Energieversorgung des Betätigungsgeräts darstellt.
-
In
einem zweiten Schritt 51 wird der Zähler CNT initialisiert (dessen
Speicher MEM den jeweiligen erreichten Wert des Zählers CNT
wiedergibt), und die Zeitmessschaltung TMR wird aktiviert, so dass
der Zähler
CMT die Impulse des Taktgebers CLK zu zählen beginnt.
-
In
einem Schritt 52 wird, wenn ein Übergang vom Zustand L(0) zum
Zustand H(1) am Triggereingang TRG festgestellt wird, der ein Wiedereinschalten
der Energiequelle am Betätigungsgerät verursacht
hat, der Inhalt der Zeitmessschal tung TMR ausgelesen. Wenn der Inhalt
der Schaltung TMR ein besonderer Wert der erneuten Initialisierung
ist, wird daraus gefolgert, dass die Schaltung zwischen den Schritten 51 und 52 erneut
initialisiert wurde, weil die Energiespeisung des Mikrokontrolleurs
ausgefallen ist und die Unterbrechung der Energieversorgung des
Betätigungsgeräts länger als
die voreingestellte Zeitdauer TMAX war. Im gegenteiligen Fall entspricht der
abgelesene Wert der Dauer TOFF der Unterbrechung der Energieversorgung
am Betätigungsgerät.
-
Diese
zweite Ausführungsform
des Verfahrens kann variiert werden. Beispielsweise kann in der Zeitmessschaltung
der Wert TMAX gespeichert und dann bis Null herabgezählt werden.
-
Die
Anlage 1',
die in 2 dargestellt ist, weicht von der zuvor beschriebenen
Anlage darin ab, dass der Motor MDC des Betätigungsgeräts ein normaler Gleichstrommotor
ist.
-
Dieser
Unterschied erfordert den Ersatz der Umschalteinheit durch eine
Leistungsstufe PWU, in der die Wechselspannung des Wechselstromnetzes gleichgerichtet
ist und der wahlweise Anschluss des Motors MDC an eine erste Polarität und eine
zweite Polarität
zur Bewegung der angeschlossenen Vorrichtung in einer ersten Richtung
und einer zweiten Richtung bewirkt werden muss. Die Einzelheiten
der Konstruktion einer solchen Leistungsstufe PWU sind dem Fachmann
bekannt.