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Die
vorliegende Erfindung betrifft Jalousiemechanismen für Rollläden, Aufzüge oder Ähnliches, und
insbesondere die Verbesserung der Haltesteuerung an der oberen und
unteren Endpositionen eines auf- und abzuwickelnden Gegenstandes
unter Verwendung der erfassten Größe einer Last, die an einem
zum Auf- und Abwickeln des Gegenstands dienenden Motor erzeugt wird.
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Das
Dokument
WO-A-02/06622 beschreibt einen
Jalousiemechanismus und insbesondere eine Schrittmotor-Steuervorrichtung
zur Steuerung eines Schrittmotors, der die bidirektionale Steuerung
von ersten und zweiten Haltepositionen erfordert. Der Jalousiemechanismus
dient zum Auf- und Abwickeln eines Rollladens und umfasst einen
Mechanismus aus einem Rollladenkörper,
einer Welle und einen Antriebsteil mit dem Schrittmotor. Die Drehung
des Schrittmotors wird an die Welle übertragen. Zur Erkennung eines
Stroms, der durch ein Stromversorgungsteil geliefert wird, ist ein
Stromdetektorelement vorgesehen. Eine Steuervorrichtung mit einem
Speicher ist vorgesehen, um die Anzahl der an den Schrittmotor zwischen
einer Aufwickelendposition und einer Abwickelendposition ausgegebenen
Steuerimpulse zu speichern, wenn der Schrittmotor nach Drehung um
einen bestimmten Winkel in eine Richtung durch die Steuerung der
Steuervorrichtung angehalten wird. Die Größe der Last an dem Schrittmotor
wird aufgrund einer Zunahme des Antriebstroms durch das Stromdetektorelement
erfasst. Wenn das Stromdetektorelement einen Strom, der einen vorgegebenen
Wert überschreitet,
erkennt und feststellt, dass die Auf- oder Abwickelendposition erreicht
wurde, wird die Drehung des Schrittmotors angehalten. Anschließend dreht
sich der Schrittmotor um einen bestimmten Winkel in die der Motordrehrichtung
entgegen gesetzte Richtung.
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Allerdings
verändert
sich bei dem bekannten Jalousiemechanismus gemäß dem Dokument
WO-A-02/06622 der Wert des
an den Schrittmotor gelieferten Antriebstroms derart, dass sich
der Motorläufer
aufgrund der Massenträgheit
kurz weiter dreht, auch nachdem der an den Motor gelieferte Strom durch
die Steuervorrichtung abgestellt wurde. Dadurch entsteht eine Zeitverschiebung
bis zum vollständigen
Stillstand des Motors, was die Genauigkeit der Position verringert,
in welcher das Rollladen-Hauptaggregat zum Stillstand kommt.
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Ferner
umfassten die bekannten Rollantriebsmechanismen Sensoren zur Erfassung
der oberen Endposition beim Aufwickeln des Rollladen-Hauptaggregats und
der unteren Endposition beim Abwickeln des Rollladen-Hauptaggregats. Diese
Sensoren erfordern zusätzliche
Teile und Platz, um die Sensoren an der Stelle anzubringen. wo der Jalousiemechanismus
eingesetzt wird.
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An
der Welle kann eine Bremsvorrichtung vorgesehen werden, und ein
Untersetzungsgetriebe kann mit der Welle über eine Kupplung verbunden werden,
um die Genauigkeit der Position zu erhöhen, in welcher das Rollladen-Hauptaggregat zum
Stillstand kommt. Allerdings benötigt
eine solche Bremsvorrichtung eine noch höhere Anzahl von Teilen, was eine
weitere Steigerung der Herstellungs- und Montagekosten des Jalousiemechanismus
verursacht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin,
einen Jalousiemechanismus zu schaffen, der die Genauigkeit der Position verbessert,
an welcher ein wahlweise auf- und abzuwickelnder Gegenstand (nachfolgend
als Objekt bezeichnet) anhält,
ohne dabei die Anzahl von Teilen zu erhöhen oder zusätzliche
Herstellungskosten für
den Jalousiemechanismus zu verursachen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
Jalousiemechanismus zu schaffen, bei dem die obere und untere Endposition des
auf- und abzuwickelnden Gegenstands auf einfache Weise eingestellt
werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schrittmotorsteuerungsvorrichtung
zu schaffen, welche die oberen und unteren Endhalteposition eines
Jalousiemechanismus für
einen auf- und abzuwickelnden Gegenstand steuert.
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Der
Jalousiemechanismus nach der vorliegenden Erfindung ist mit einer
Welle einschließlich
eines auf- und abzuwickelnden Gegenstands versehen, ferner mit einem
Schrittmotor zur Drehung der Welle, einem Treiber zur Versorgung
des Schrittmotors mit einem Antriebstrom, einer Steuervorrichtung zum
Senden von Steuerimpulsen an den Treiber, einem Speicher zum Speichern
von Steuerdaten für die
Steuervorrichtung und einer Lastgrößenerfassungsschaltung zur
Erkennung der Größe der Last an
dem Schrittmotor.
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Da
der Jalousiemechanismus nach der vorliegenden Erfindung einen Schrittmotor
als Antriebsquelle für
die Welle umfasst, ist es möglich,
die Geschwindigkeit zu steuern und den Schrittmotor anzuhalten,
sobald die Steuervorrichtung den Haltebefehl erteilt. Dadurch lässt sich
die Haltegenauigkeit des Jalousiemechanismus erhöhen, ohne die Anzahl der Teile
zu vergrößern. Da
außerdem
die Lastgrößenerfassungsschaltung
die Größe der Last
am Schrittmotor erfasst, können
die dadurch erfassten Werte zur Einstellung der oberen und unteren
Endposition des Gegenstandes sowie zur Bereitstellung von z.B. einer
Nothaltefunktion verwendet werden.
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Der
Jalousiemechanismus nach der vorliegenden Erfindung ist derart ausgestaltet,
dass die am Schrittmotor erzeugte Last zunimmt, wenn der aufgewickelte
Gegenstand die obere Endposition bzw. der abgewickelte Gegenstand
die untere Endposition erreicht. Dadurch ist die Lastgrößenerfassungsschaltung
durch Erfassung der Lastzunahme in der Lage, festzustellen, dass
der Gegenstand in der oberen Endposition oder in der unteren Endposition
angekommen ist.
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Ferner
speichert der Speicher die Anzahl der auszugebenden Steuerimpulse,
die die Steuervorrichtung zur Bewegung des Gegenstands zwischen der
oberen Endposition und der unteren Endposition benötigt. Dadurch
kann die Steuervorrichtung die Anzahl der in dem Speicher gespeicherten
Steuerimpulse auslesen sowie die Anzahl der an den Treiber ausgegebenen
Steuerimpulse steuern. Sogar bei einem vorübergehenden Stillstand des
Gegenstands zwischen der oberen Endposition und der unteren Endposition
ist es z.B. möglich,
den Gegenstand in der oberen Endposition oder unteren Endposition
anzuhalten, nachdem die Bewegung des Gegenstandes neu gestartet
wurde.
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Die
Steuervorrichtung kann die Anzahl der gespeicherten Steuerimpulse
einstellen und die Ausgabe der Steuerimpulse an den Treiber stoppen, wenn
die Lastgrößenerfassungsschaltung
eine Zunahme der Größe der Last
an dem Schrittmotor erkennt. Die Steuervorrichtung kann anschließend die Ausgabe
von Steuerimpulse an den Treiber neu starten und – nachdem
die Ausgabe von Steuerimpulsen neu gestartet wurde – bewirken,
dass der Speicher die Anzahl der ausgegebenen Steuerimpulse speichert,
die bis zum dem Zeitpunkt ausgegeben wurden, zu welchem eine Zunahme
der Größe der Last an
dem Schrittmotor durch die Lastgrößenerfassungsschaltung erfasst
wurde. In einer solchen Situation wird der Gegenstand z.B. zuerst
bis zur oberen Endposition aufgewickelt und dann bis zur unteren Endposition
abgewickelt und die Anzahl von Steuerimpulsen, die durch die Steuervorrichtung
zur Bewegung des Gegenstands von der oberen Endposition zu der unteren
Endposition ausgegeben werden, wird in dem Speicher gespeichert.
Dadurch ist es möglich,
das Erreichen der oberen oder unteren Endposition durch den Gegenstand
zu erfassen, indem die Anzahl der entsprechenden, durch die Steuervorrichtung
ausgegebenen Steuerimpulse gezählt
wird.
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Der
Speicher kann ein nicht-flüchtiger
Speicher zum Speichern von Steuerimpulsen sein, wodurch es für die Steuervorrichtung
möglich
ist, die Anzahl der durch den Treiber ausgegebenen Steuerimpulse
mit der Anzahl der aus dem nicht-flüchtigen Speicher ausgelesenen
Steuerimpulse zu vergleichen. Folglich ist es möglich, den Gegenstand in der oberen
Endposition oder der unteren Endposition genau anzuhalten. Als nichtflüchtiger
Speicher können ein
nichtflüchtiges
RAM, ein EPROM, eine oder mehrere Disketten, eine oder mehrere Festplatten,
eine oder mehrere magneto-optische Platten oder sonstige Datenträger eingesetzt
werden, welche in der Lage sind, die gespeicherten Daten zu behalten, wenn
die Spannungsversorgung abgeschaltet wird. Mit dieser beschriebenen
Ausgestaltung ist es möglich,
die obere Endposition und die untere Endposition des Gegenstands
automatisch einzustellen.
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Die
Steuervorrichtung kann auch in der Lage sein, die Bewegung des Gegenstands
zu stoppen oder umzukehren, wenn sich der Gegenstand zwischen der
oberen Endposition und der unteren Endposition bewegt und die durch
die Lastgrößenerfassungsschaltung
erkannte Größe der Last
einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Befindet sich z.B. ein Hindernis in dem Bewegungsweg des Gegenstandes,
wenn dieser abgewickelt wird, so wird die Größe der Last zunehmen, wenn
der Gegenstand gegen das Hindernis stößt. Die Steuervorrichtung kann
entweder die Bewegung des Gegenstandes stoppen oder dessen Richtung
umkehren. Dadurch wird eine Beschädigung des Hindernisses, des
Gegenstands und von Teilen des Jalousiemechanismus verhindert.
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Der
in dem Jalousiemechanismus nach der vorliegenden Erfindung verwendete
Treiber kann ein Stromquellentreiber des Chopper-Typs sein, der
ein Chopper-Signal ausgibt, das die von dem Treiber ausgegebene
Rechteckwelle zerhackt. Der Stromquellentreiber des Chopper-Typs
hält mit
Hilfe des Chopper-Signals den an den Schrittmotor gelieferten Strom
auf einem konstanten Wert. Mit anderen Worten verhindert das Chopper-Signal
eine Stromzunahme, die sonst bei einer Zunahme der Größe der Last am
Schrittmotor erfolgen würde.
Diese Art von Chopper-Signal bewirkt, dass die von dem Stromquellentreiber
des Chopper-Typs erzeugten Rechteckwellen zu einem Kammzahnungsmuster
zerhackt werden. Folglich steigt die Frequenz der Ausgabe des Chopper-Signals
im Verhältnis
zur Größe der Last.
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Die
Lastgrößenerfassungsschaltung
ist mit einem Wellenformdetektor ausgestattet, der das Chopper-Signal
erkennt und ausgibt, wobei die Größe der Last aufgrund der Wellenform
erkannt wird, die durch den Wellenformdetektor ausgegeben wird. Die
Lastgrößenerfassungsschaltung
kann mit einem Filter ausgestattet werden, welches die durch den Welleformdetektor
ausgegebene Wellenform in eine Reihe von Dauerimpulsen umwandelt,
wodurch es möglich ist,
die Größe der Last
auf Grund der Pulsbreite der durch das Filter ausgegebenen Impulse
zu erkennen. Umgekehrt kann die Lastgrößenerfassungsschaltung mit
einem Filter ausgestattet werden, welches das durch den Welleformdetektor
ausgegebene Wellenformsignal in ein Spannungssignal umwandelt, wodurch
es möglich
ist, die Größe der Last
auf Grund des durch das Filter ausgegebenen Spannungssignals zu
erkennen.
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Das
Filter kann mit einem Kondensator ausgestattet werden, dessen Kapazität sich entsprechend
der gewünschten
Form der Impulse einstellen lässt.
Ist z.B. die Kapazität
des Kondensators relativ niedrig, kann das Kammzahnungsmuster der
zerhackten Wellenform in eine durchlaufende Reihe von Impulsen umgewandelt
werden. Folglich ist die Steuervorrichtung in der Lage, die Größe der Last
am Schrittmotor auf Grund der Pulsbreite der von dem Filter ausgegebenen
Impulse zu erkennen.
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Falls
ferner die Kapazität
groß ist,
werden die Impulse, wie oben beschrieben, ineinander übergehen,
wodurch es möglich
ist, eine glatte Wellenform zu erzeugen. Unter diesen Voraussetzungen
kann, falls das Filter z.B. mit einem Komparator ausgestattet ist,
der Komparator ein Signal erzeugen und an die Steuervorrichtung
ausgeben, wenn die Spannung der flachen Wellenform eine vorbestimmte
Spannung überschreitet,
die in dem Komparator eingestellt oder in dem Speicher gespeichert
ist.
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Der
Wellenformdetektor kann zwischen der Spule und der Stromversorgung
des Schrittmotors vorgesehen werden, wodurch es möglich ist,
das Chopper-Signal zu erkennen. Werden das Chopper-Signal und die
in ein Kammzahnungsmuster zerhackten Rechteckwellen ausgegeben,
fällt die
Spannung des Antriebstroms augenblicklich zu dem Zeitpunkt ab, zu
welchem das Chopper-Signal ausgegeben wird. Das Chopper-Signal kann
als Kollektorstrom an einem Verstärker erfasst werden, wenn der Spannungsabfall
als Basisspannung des Verstärkers angelegt
wird. Die Wellenform dieses Kollektorstroms ist eine zerhackte Wellenform
mit Kammzahnungsmuster.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen sich in den einzelnen
Ansichten stets auf identische oder funktional ähnliche Elemente beziehen und
die zusammen mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in
die Patentbeschreibung aufgenommen und Teil derselben sind, dienen
zur weiteren Veranschaulichung verschiedener Ausführungsformen
und zur Erläuterung
verschiedener Prinzipien und Vorteile der vorliegenden Erfindung.
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1 ist
eine Vorderansicht eines Jalousiemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockschaltbild einer Schrittmotor-Steuervorrichtung des Jalousiemechanismus
von 1.
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3 ist
ein Schaltbild von bestimmten Bauteilen der Schrittmotor-Steuervorrichtung
von 2.
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4A zeigt ein Beispiel einer Kollektorstrom-Wellenform
mit Kammzahnungsmuster an dem Punkt A in 3.
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4B und 4C zeigen
jeweils beispielhafte Impuls-Wellenformen und Spannungspegel an
dem Punkt B in 3.
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5A ist ein Strom/Zeit-Diagramm für die Wellenform
des Antriebstroms, der von der Stromversorgung nach 3 geliefert
wird.
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5B ist ein Spannungs/Zeit-Diagramm für die Wellenform
eines Chopper-Signals, das von dem Stromtreiber nach 3 ausgegeben
wird.
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5C ist ein Spannungs/Zeit-Diagramm für die Wellenform
der Rechteckwelle, die von einem Verstärker des Stromtreibers nach 3 als
Antwort auf das von einem Steuerelement des Stromtreibers erzeugte
Chopper-Signal nach 5B ausgegeben wird.
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5D ist ein Strom/Zeit-Diagramm für den Antriebstrom
als Antwort auf die von dem Verstärker des Stromtreibers nach 3 erzeugte
Reckeckwelle nach 5C.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Anhand
der beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauelemente
beziehen, wird im Folgenden ein Jalousiemechanismus gemäß einer
bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform
erörtert. 1 zeigt
einen Jalousiemechanismus, der am oberen Abschnitt eines Eingangs-/Ausgangstors
einer Fabrik o. Ä.
vorgesehen ist. In einem Gehäuse 1 ist
eine Welle 2 so untergebracht, dass sich die Welle 2 drehen
kann. Ein Rollladen 3 oder, allgemeiner, ein Gegenstand,
der wahlweise auf der Welle 2 aufgewickelt oder von dieser abgewickelt
wird, umfasst eine Anzahl von Gelenkstäben 3a und ist an
einem Ende der Welle 2 so angebracht, dass sich der Rollladen 3 auf
der Welle 2 aufwickeln oder von dieser abwickeln lässt. Ein
Ende des Rollladens 3, das sich entgegengesetzt zu dem mit
der Welle 2 verbundenen Ende befindet, hängt von
einer Öffnung 1a in
dem Gehäuse 1 nach
unten. Die Welle 2 umfasst Zapfen 2a an beiden
Enden der Welle 2, die an jeweiligen Enden des Gehäuses 1 so befestigt
sind, dass sie sich frei drehen können. Der Zapfen 2a auf
der rechten Seite der Welle 2 in 1 ist mit
einer Ausgangswelle eines Schrittmotors 5 über einen
Drehzahluntersetzer 4 verbunden, der an der rechten Seite
des Gehäuses 1 vorgesehen
ist.
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Anhand
von 2 und 3 soll nunmehr eine Schrittmotor-Steuereinrichtung
erörtert
werden. Die Schrittmotor-Steuereinrichtung umfasst einen Mikrocomputer 10 mit
einer CPU (zentrale Prozessor-Einheit) 15, einem Speicher 16 und
anderen bekannten Bauteilen, wie z.B. einen A/D Wandler, einen D/A
Wandler und eine I/O-(Eingangs-Ausgangs)-Schnittstelle, die alle
der Einfachheit halber hier nicht dargestellt sind. Der Mikrocomputer 10 liefert
Steuerimpulse an einen Stromquellentreiber 20 vom Chopper-Typ
(nachfolgend als Stromtreiber bezeichnet), und der Stromtreiber 20 liefert
aus der Stromversorgung 13 einen bestimmten Gleichstrom an
die Spulen C des Schrittmotors 5 in einem auf Steuerimpulsen
basierenden Takt, dessen Details nachstehend näher beschrieben werden.
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Wie
in 3 gezeigt, ist der Stromtreiber 20 mit
einem Steuerelement 21 und einem Verstärker 22, bestehend
z.B. aus Feldeffekttransistoren (FETS), ausgestattet. Das Steuerelement 21 umfasst Bauteile
wie z.B. eine Verteilvorrichtung 21a, einen Oszillator
(21b und einen Komparator 21c. Die Verteilvorrichtung 21a kann
z.B. eine bistabile Kippschaltung (FlipFlop), ein integrierter Schaltkreis
oder eine ähnliche
Vorrichtung sein, die eine rechteckige Wellenform – auch als
Puls- oder Chopper-Signal genannt – verteilt, um das Anlegen
von Ruhestrom an die Bauelemente des Verstärkers aufgrund der Steuer- oder Pulssignale
aus dem Mikrocomputer 10 zu steuern. Der Ruhestrom bewirkt,
dass ein Emitter-Strom von der Stromversorgung 13 zum Verstärker 22 fließt, welcher
den Antriebsstrom für
die Spulen C bildet. Der Komparator 21c überwacht
die Spannung an den Klemmen P und Q des Widerstands R1, der zwischen
Masse und den Kollektoren der Feldeffekttransistoren des Verstärkers 22 vorgesehen
ist. Der Komparator 21c liefert ein Logiksignal an den
Oszillator 21b, wenn er erkennt, dass die Spannung zwischen
den Klemmen P und Q um einen vorbestimmten Wert zugenommen hat.
Der vorbestimmte Wert der Zunahme zeigt, dass der Wert des Antriebstroms
gestiegen ist, was wiederum eine Zunahme der Größe der Last des Schrittmotors 5 bedeutet.
Nach Empfang des Logiksignals aus dem Komparator 21c liefert
der Oszillator 21b ein Rechtecksignal oder Pulssignal an
den Verteiler 12a mit einer Frequenz von etwa 10 kHz bis
40 kHz, um die Steuersignale aus dem Mikrocomputer 10 zu
zerhacken. Durch Ausgabe eines dadurch resultierenden Chopper-Signals
ist das Steuerelement 21 in der Lage, den Antriebstrom
des Motors 5 auf einem konstanten Pegel zu halten.
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3 zeigt
weiterhin, dass zwischen der Stromversorgung 13 und den
Spulen C des Schrittmotors 5 die Lastgrößenerfassungsschaltung 30 vorgesehen
ist, welche einen Wellenformdetektor 40 und eine Wellenform-Generatorschaltung 50 aufweist.
Ein Lastwiderstand R2 in dem Wellenformdetektor 40 ist
zwischen der Stromversorgung 13 und den Spulen C in Serie
geschaltet, während
parallel zu den beiden Klemmen des Widerstands R2 ein Verstärker 41 über einen
regelbaren Widerstand R3 geschaltet ist. Wenn der Stromtreiber 20 das
Chopper-Signal liefert, wodurch der zugeführte Antriebstrom sofort abfällt und
damit die Basisspannung an dem Verstärker 41 absinkt, liefert
der Verstärker 41 einen
Kollektorstrom an die Wellenform-Generatorschaltung 50.
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Die
Wellenform-Generatorschaltung 50 umfasst einen Kondensator 51 und
einen Komparator 52 sowie Widerstände R4 und R5. Der Kondensator 51 und
die Widerstände
R4, R5 wirken als Filter, welches zu einem Kammzahnungsmuster (zerhackte Wellenform)
der von dem Wellenformdetektor gelieferten Kollektorstrom-Wellenform
gemäß 4a führt,
woraus ein Pulssignal aus einer kontinuierlichen Folge von Impulsen
gemäß 4B gebildet wird. Dieses Pulssignal wird
dem Mikrocomputer 10 zugeführt, woraus der Mikrocomputer 10 die
Größe der Last
am Schrittmotor 5 aufgrund der Pulsbreite bzw. – in anderen
Worten – der
Laufzeit des Pulssignals ermittelt.
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Ist
die Kapazität
des Kondensators 51 groß, so gehen die Impulse ineinander über und
bilden flache Wellenformen verschiedener Spannung, wie in 4C gezeigt ist. Sobald die Impulse flache
Wellenformen bilden, werden die flachen Wellenformen dem Komparator 52 zugeführt. Wenn
deren Spannung größer ist
als eine am Komparator 52 eingestellte vorbestimmte Spannung,
so liefert der Komparator 52 ein Signal an den Mikrocomputer 10.
Der Mikrocomputer 10 stellt fest, ob die Größe der Last
an dem Schrittmotor 5 einen vorbestimmten Wert überschreitet,
der auf der An- bzw. Abwesenheit eines Ausgangssignals am Komparator 52 basiert.
Wichtig ist, dass der Komparator 52 nicht aktiviert wird,
wenn das Pulssignal wie in 4B aussieht.
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3 zeigt
auch Wahlschalter 53 zur Einstellung der vorbestimmten
Spannung für
den Komparator 52, wobei die Wahlschalter drei verschiedenen
Spannungsbereichen entsprechen: HOCH (H), MITTEL (M) und NIEDRIG
(L). Ferner kann eine LED-Anzeige vorgesehen werden, die aufleuchtet, wenn
der Mikrocomputer 10 feststellt, dass die Größe der Last
am Schrittmotor 5 einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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In 2 ist
ferner ein Beispiel einer Schalttafel 14 gezeigt, die mit
dem Mikrocomputer 10 verbunden ist. Die Schalttafel 14 ist
mit AUFWÄRTS-,
ABWÄRTS-
und STOPP-Schaltern 14a, 14b, 14c versehen,
die jeweils zum Anheben, Absenken und Anhalten des Rollladens 3 dienen.
Die Schalttafel 14 ist ferner mit RESET- und SET-Schaltern 14d, 14e zur
Einstellung der oberen und unteren Endposition des Rollladens 3 bestückt.
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Im
Folgenden soll die manuelle Einstellung der oberen und unteren Endposition
des Rollladens 3 durch den oben beschriebenen Jalousiemechanismus
erläutert
werden. Zunächst
wird bei Betätigung des
AUFWÄRTS-Schalters
ein entsprechendes Kennsignal an den Mikrocomputer 10 geliefert.
Dies bewirkt die Abgabe von Steuerimpulsen durch den Mikrocomputer 10 an
den Stromtreiber 20, dessen Steuerelement 21 eine
Rechteckwelle mit der gleichen Pulsbreite (Laufzeit) wie der Steuerimpuls
an den Verstärker 22 abgibt.
Diese Rechteckwelle bewirkt wiederum, dass ein Emitter-Strom von
der Stromversorgung 13 zum Verstärker 22 fließt, um dadurch
Antriebstrom an die Spulen C zu liefern. Dadurch dreht sich die
Ausgangswelle des Schrittmotors 5 und dreht die Welle 2 und
wickelt damit den Rollladen 3 ab. Gleichzeitig verringert
der Mikrocomputer 10 jedes Mal bei einer Ausgabe eines
Steuerimpulses den Wert in einem Register der CPU 15 um einen
Zähler.
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Der
STOPP-Schalter (14c) wird betätigt, wenn sich die Unterkante
des Rollladens 3 weit genug abgesenkt hat, um beispielsweise
den Boden zu berühren.
Dies stoppt die Ausgabe der Steuerimpulse durch den Mikrocomputer 10,
wodurch der Schrittmotor 5 sofort anhält. Alsdann wird der RESET-Schalter 14d betätigt, um
den Speicher 16 zu löschen
und gleichzeitig die in dem Register der CPU 15 gespeicherte
Anzahl von Steuerimpulsen zu löschen,
wodurch die untere Endposition des Rollladens 3 gespeichert
wird.
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Wenn
der AUFWÄRTS-Schalter
(14a) betätigt
wird, wird der Rollladen 3 auf der Welle 2 aufgewickelt.
Während
dieses Aufwicklungsvorganges erhöht
sich bei jeder Ausgabe eines Steuerimpulses der Wert in dem Register
der CPU 15 um einen Zähler.
Sobald die untere Kante des Rollladens 3 beispielsweise
in den Bereich der Öffnung 1a des
Gehäuses 1 gelangt,
wird der STOPP-Schalter 14c betätigt, um das Aufwickeln des
Rollladens 3 anzuhalten. Wenn anschließend der SET-Schalter 14e betätigt wird,
wird die im Register gespeicherte Anzahl von Steuerimpulsen in dem
Speicher 16 gespeichert, wodurch die obere Endposition
des Rollladens 3 in dem Speicher 15 gespeichert
wird.
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Im
Folgenden soll nunmehr die automatische Einstellung der oberen und
unteren Endposition des Rollladens 3 durch den oben beschriebenen
Jalousiemechanismus erläutert
werden. Zunächst
wird der ABWÄRTS-Schalter 14b automatisch
betätigt,
um den Rollladen 3 abzuwickeln, bis die Unterkante des Rollladens 3 die
Bodenoberfläche
berührt.
Dies bewirkt eine Zunahme der Größe der Last
an dem Schrittmotor 5.
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5A zeigt die Wellenform des durch die Stromversorgung 13 gelieferten
Antriebstroms. Nimmt die Größe der Last
am Schrittmotor 5 zu, so erhöht sich auch der von der Stromversorgung 13 gelieferte
Antriebstrom. Dies bewirkt eine Zunahme der Spannung zwischen den
Klemmen der Widerstände R1
(an den Stellen P und Q). Das Steuerelement 21 erkennt
die Zunahme und liefert infolgedessen ein Chopper-Signal wie das
in 5B gezeigte Chopper-Signal. 5C zeigt die Wellenform der Rechteckwelle,
die von dem Stromtreiber 20 bei Abgabe des Chopper-Signals
geliefert wird. Wie in 5C gezeigt,
nehmen die Rechteckwellen eine im Muster einer Kammzahnung zerhackte
Form an, deren Takt mit dem Takt der Ausgabe des Chopper-Signals übereinstimmt.
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5D zeigt die Wellenform des Antriebstroms,
wenn die Rechteckwellen mit Kammzahnungsmuster von dem Verstärker 22 ausgegeben werden.
Es ist ersichtlich, dass bei Zunahme der Größe der Last am Schrittmotor 5,
die wiederum eine Zunahme des durch die Stromversorgung 13 gelieferten Antriebstroms
bewirkt, das Steuerelement 21 sofort das Chopper-Signal liefert, was
zu einem sofortigen Abfall des Antriebstroms führt. Aus diesem Grund wird
die Zunahme des Antriebstroms, die durch die Zunahme der Größe der Last
bedingt ist, sofort ausgeglichen, wie in 5D gezeigt
ist. Dies bewirkt, dass der Wert des Antriebstroms im Wesentlichen gleichförmig bleibt.
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Sinkt
der Wert des erhöhten
Antriebstroms, so sinkt auch die Spannung an dem Lastwiderstand R2.
Dieser Spannungsabfall bewirkt einen Abfall der Basisspannung des
Verstärkers 41 in
dem Wellenformdetektor 40, wodurch ein Kollektorstrom am
Verstärker 41 erzeugt
wird. Dieser Kollektorstrom besitzt Wellenform eines zerhackten
Kammzahnungsmusters, das mit dem Chopper-Signal synchronisiert ist.
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Die
Diagramme in der Spalte (1) ganz links in den 4A-4C zeigen den Zustand, bei dem die Größe der Last
am Schrittmotor 5 dem berechneten Wert entspricht. In diesem
Fall ist die Anzahl der von dem Stromtreiber 20 ausgegebenen
Chopper-Signale gering. Bei einer Zunahme der Größe der Last, wie in den Diagrammen
nach 4A von links nach rechts dargestellt
ist, steigt die Anzahl der Chopper-Signale. Die Wellenform entsprechend
den Diagrammen in der Spalte (4) ganz rechts in den 4A-4C zeigt den Zustand unmittelbar vor dem Stillstand
des Schrittmotors 5. Mit dem Anstieg der Anzahl von Chopper-Signalen
nehmen ferner die Pulsbreite (siehe 4B)
und die Spannung (siehe 4C) zu.
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Der
Speicher 16 des Mikrocomputers 10 speichert eine
bestimmte Pulsbreite (Laufzeit) oder eine bestimmte Spannung als
Schwellwert. Wenn das von der Lastgrößenerfassungsschaltung 30 gelieferte
Signal eine Überschreitung
des Schwellwerts anzeigt, stoppt der Mikrocomputer die Ausgabe der Steuerimpulse
und dadurch die Drehung des Schrittmotors 5, womit die
Bewegung des Rollladens 3 angehalten wird. Gleichzeitig
bringt der Mikrocomputer 10 die LED-Anzeige 11 zum
Leuchten.
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Außerdem löscht der
Mikrocomputer 10 den Inhalt des Speichers 16 und,
gleichzeitig die Anzahl der in dem Register der CPU 15 gespeicherten
Steuerimpulse. Wenn der Rollladen (3) die untere Endposition
erreicht und die Größe der Last
am Schrittmotor 5 zunimmt, wird somit die untere Endposition
des Rollladens 3 in dem Speicher 16 gespeichert,
weil die Inhalte des Registers der CPU 15 und des Speichers 16 gelöscht sind.
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Anschließend wird
der AUFWÄRTS-Schalter 14a automatisch
betätigt,
um den Rollladen 3 aufzuwickeln. Wenn dies der Fall ist,
erhöht
sich der Wert in dem Register der CPU 16 bei jeder Ausgabe
eines Steuerimpulses durch den Mikrocomputer 10 um einen
Zähler.
Erreicht die untere Kante des Rollladens 3 beispielsweise
den Bereich der Öffnung 1a des
Gehäuses 1,
so legt sich ein an der unteren Kante des Rollladens 3 vorgesehenes
Schutzelement 3b gegen die Öffnung 1a des Gehäuses 1 und
die Größe der Last
am Schrittmotor 5 nimmt zu. Der Mikrocomputer 10 stoppt
die Ausgabe der Steuerimpulse auch in diesem Fall in der oben beschriebenen
Weise, wodurch das Aufwickeln des Rollladens 3 angehalten
wird. Ferner speichert der Mikrocomputer 10 die Anzahl der
in dem Register der CPU 15 gespeicherten Steuerimpulse
in dem Speicher 16. Wenn der Rollladen 3 die obere
Endposition erreicht und die Größe der Last
am Schrittmotor 5 zunimmt, wird somit die Anzahl der Steuerimpulse,
die zum Bewegen des Rollladens von der unteren zur oberen Endposition
erforderlich sind, in dem Speicher 16 gespeichert, um im Endeffekt
die obere Endposition des Rollladens 3 zu speichern.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Schalter 14a bis 14e der
Schalttafel 14 so ausgeführt werden können, dass
z.B. die manuelle Einstellung, die automatische Einstellung, der
manuellen Betrieb, der automatische Betrieb o. Ä. des Jalousiemechanismus möglich sind.
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Nachdem
die obere und untere Endposition für den Rollladen 3 entweder
manuell oder automatisch, wie oben gezeigt, eingestellt wurden,
erfolgt das Öffnen
und Schließen
des Rollladens automatisch. Wenn mit anderen Worten der ABWÄRTS-Schalter
(14b) betätigt
wird und sich der Rollladen 3 in der oberen Endposition
befindet, wird der Wert in dem Register der CPU 15 verringert.
Die CPU 15 des Mikrocomputers 10 fragt ständig den Wert
in dem Register ab und stoppt die Ausgabe von Steuerimpulsen, wenn
der Wert Null erreicht. Dadurch wird der Rollladen 3 in
der unteren Endposition angehalten. Wird der AUFWÄRTS-Schalter
(14a) betätigt,
so wird der Wert in dem Register der CPU 15 erhöht und die
CPU 15 vergleicht den Wert in dem Register mit dem Wert
in dem Speicher 16. Der Mikrocomputer 15 stoppt
die Ausgabe von Steuerimpulsen, wenn der Wert in dem Register gleich
dem Wert in dem Speicher 16 ist, wodurch der Rollladen 3 in der
oberen Endposition angehalten wird. Selbst wenn der Rollladen 3 während des
Absenkvorganges angehoben wird oder umgekehrt, schaltet das Register
von absteigender auf aufsteigende Zählung (oder umgekehrt) um.
Daher wird der Rollladen 3 immer in der oberen oder in
der unteren Endposition zum Stillstand kommen.
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Im
Folgenden soll nunmehr die Funktionsweise des oben beschriebenen
Jalousiemechanismus beim Auftreten eines Hindernisses, z.B. eines Frachtgutes,
in dem Bewegungsbereich des Rollladens 3 beschrieben werden.
In einer solchen Situation hat der Speicher 16 in dem Mikrocomputer 10 eine bestimmte
Pulsbreite (Laufzeit) oder eine bestimmte Spannung als Schwellwert
gespeichert, so dass dann, wenn die Signaleingabe aus der Lastgrößenerfassungsschaltung 30 eine Überschreitung
des Schwellwertes anzeigt, die Ausgabe von Steuerimpulsen gestoppt
wird, um die Bewegung des Rollladens 3 anzuhalten. Dadurch
ist es möglich,
eine Beschädigung
des Rollladens 3, des Hindernisses und anderer Bauteile
in dem Jalousiemechanismus zu vermeiden.
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Dabei
kann der in dem Speicher 16 gespeicherte Schwellwert unterschiedlich
ausgeführt
werden für
die automatische Einstellung und für die Hinderniserfassung. Beispielsweise
kann der Schwellwert für
die automatische Einstellung einer relativ niedrigen Zunahme der
Größe der Last
(siehe die Beispiele für
die Impulse in 4A Spalte 2) entsprechen,
während
der Schwellwert für
den Betrieb einer relativ großen
Zunahme der Größe der Last
(siehe die Beispiele für
die Impulse in 4A Spalte 3) entsprechen
kann. In einer solchen Einstellung wird die an die Bauteile des
Jalousiemechanismus angelegte Last minimal sein, wenn der Rollladen 3 die
obere oder die untere Endposition während des Betriebs erreicht.
Dadurch ist es auch möglich,
solche Probleme zu vermeiden, wie einen unerwünschten Stillstand des Rollladens 3 während des
Betriebs wegen eines erhöhten
Widerstands aufgrund von z.B. Staub oder Schmutz in den Führungen
zur Aufnahme des Rollladens 3.
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Die
angelegte Last beim Erreichen der oberen oder unteren Endposition
durch den Rollladen 3 lässt
sich reduzieren, indem die Ausgabe von Steuerimpulsen vor dem Erreichen
des Werts Null bzw. des eingestellten Wertes gestoppt wird, wenn
der Wert in dem Register der CPU 15 von Null auf den eingestellten
Wert ansteigt, oder wenn der Wert in dem Register von dem eingestellten
Wert auf Null absinkt.
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Da
der Jalousiemechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Schrittmotor 5 als Antriebsquelle für die Welle 2 aufweist,
ist es möglich, den
Motorläufer
des Schrittmotors 5 gleichzeitig mit dem Stoppbefehl für die Steuerimpulse
aus dem Mikrocomputer 5 zu steuern und anzuhalten. Folglich lässt sich
die Genauigkeit, mit welcher der Rollladen 3 anhält, erhöhen, ohne
dass weitere Teile, wie z.B. Sensoren, erforderlich sind. Da ferner
eine Lastgrößenerfassungsschaltung 30 zur
Erfassung der Größe der Last
am Schrittmotor 5 vorgesehen ist, ist es möglich, die
erfassten Werte zur Einstellung der oberen und unteren Endposition
für den
Rollladen 3 zu verwenden, sowie die erfassten Werte für beispielsweise
eine Nothaltefunktion zu verwenden.
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Mit
anderen Worten: Da die Anzahl der in dem Speicher 16 gespeicherten
Steuerimpulse zurückgesetzt
wird, wenn die Lastgrößenerfassungsschaltung 30 eine
Zunahme der Größe der von
dem Schrittmotor 5 erzeugten Last erfasst und da die Anzahl
der bis dahin ausgegebenen Steuerimpulse in dem Speicher 16 gespeichert
ist, wenn die Lastgrößenerfassungsschaltung 30 eine
Zunahme der Größe der durch
den Schrittmotor 5 erzeugten Last nach dem erneuten Ausgabe
der Steuerimpulse erfasst, können
die untere und obere Endposition des Rollladens 3 automatisch
eingestellt werden.
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Der
oben beschriebene Jalousiemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
ermöglicht ferner
die Verwendung der durch die Lastgrößenerfassungsschaltung 30 erfassten
Werte zur automatischen Einstellung der oberen und unteren Endposition
des Gegenstandes, der wahlweise auf- und abzuwickeln ist, sowie
die Verwendung der erfassten Werte für beispielsweise eine Nothaltefunktion.
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Der
Jalousiemechanismus und die Schrittmotor-Steuereinrichtung der vorliegenden
Erfindung sind für
zahlreichen Anwendungen einsetzbar, wie z.B. bei Anlagen, bei denen
das Drehmoment eines Schrittmotors auf einen Gegenstand beim Abwickeln des
Gegenstands einwirkt, wie dies bei Rollläden der Fall ist. Indessen
sind der Jalousiemechanismus und die Schrittmotor-Steuereinrichtung
der vorliegenden Erfindung auch anwendbar, wenn das Drehmoment des
Schrittmotors auf Gegenstände,
wie z.B. Vorhänge,
Gardinen, Jalousien o.Ä.,
nicht einwirkt. Ferner sind der Jalousiemechanismus und die Schrittmotor-Steuereinrichtung
der vorliegenden Erfindung auch bei Anlagen anwendbar, die im Wesentlichen starr
sind, wie z.B. Draht, wobei das Drehmoment auf den Gegenstand einwirkt.
Der Jalousiemechanismus und die Schrittmotor-Steuereinrichtung der
vorliegenden Erfindung können
auch z.B. für
Hinweistafeln, Beleuchtungseinrichtungen, Raumteiler, Arbeitsbühnen und
sonstige Aufzugsvorrichtungen verwendet werden, bei denen ein Aufziehen
durch Kabel, Ketten u.Ä.
erfolgt.
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Die
vorliegende Erfindungsbeschreibung soll die Herstellung und Verwendung
verschiedener Ausführungsformen
gemäß der Erfindung
erläutern, ohne
den tatsächlichen
Umfang und das Wesen der Erfindung einzuschränken. Die vorstehende Beschreibung
soll weder erschöpfend
sein noch die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsformen beschränken. Abwandlungen
oder Änderungen
der gegebenen Lehre sind möglich.
Die Ausführungsform(en)
wurde(n) ausgewählt
und beschrieben, um die bestmögliche
Darstellung der Prinzipien der Erfindung und deren praktischen Anwendung
zu liefern, sowie um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen
Ausführungsformen
und mit verschiedenen Abwandlungen, passend zu der jeweils vorgesehenen
Anwendung, zu nutzen. Alle solchen Abwandlungen oder Änderungen
liegen im Schutzbereich der durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung.