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TECHNISCHES
SACHGEBIET
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Allgemein
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Erfassen und Messen
der Kraft und der Position einer Tür oder irgendeiner Vorrichtung,
die direkt mit einer Antriebsquelle verbunden ist, wenn die Tür zwischen
einer offenen und einer geschlossenen Position läuft. Genauer gesagt, bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf ein Fallen-Schutzsystem, das ein Kraftprofil während jedes
Zyklus eines Türlaufs
erhält
und aktualisiert. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf ein System, das einen Kraftsensor einsetzt, um Daten einer Kraft
einer Overhead-Tür
während
jedes Zyklus zu erhalten, und auf einen Mechanismus, um die Position
der Tür zu
erfassen, wobei das System Kraftdaten an jeder Position der Tür vergleicht,
um zu bestimmen, wenn eine Blockierung aufgetreten ist.
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HINTERGRUND
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Wie
ausreichend bekannt ist, öffnen
und schließen
mit Motor betriebene Türbetätigungseinrichtungen
automatisch eine Garagentür
oder dergleichen über
einen Weg, der durch eine physikalische obere Grenze und eine physikalische
untere Grenze definiert ist. Die physikalische untere Grenze wird
durch den Boden eingerichtet, auf den sich das Garagentor schließt. Eine
physikalische obere Grenze kann durch den höchsten Punk, zu dem die Tür laufen
wird, definiert werden, der durch den Bediener, das Gegengewichtssystem
oder die physikalischen Grenzen des Türführungssystems begrenzt werden kann.
Die obere und die untere Grenze der Bedienungseinrichtung werden
eingesetzt, um eine Beschädigung
der Tür
zu verhindern, die von einem Versuch der Betätigungseinrichtung resultiert,
die Tür hinter
ihre physikalischen Grenzen zu bewegen. Unter normalen Betriebszuständen können die
Grenzen der Betätigungseinrichtung
so eingestellt werden, um die obere und die untere, physikalische
Grenze der Tür
anzupassen. Allerdings werden die Grenzen der Betätigungseinrichtung
normalerweise auf einen Punkt, geringer als die physikalische obere
und untere Grenze der Tür,
eingestellt.
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Ein
bekanntes Begrenzungssystem setzt Impulszähler ein, die den oberen und
den unteren Lauf der Tür
durch Zählen
der Umdrehungen einer Drehkomponenten der Betäti gungseinrichtung einstellen. Diese
Impulszähler
sind normalerweise mit der Welle des Motors gekoppelt und liefern
eine Zählung
zu einem Mikroprozessor. Die obere und die untere Grenze sind in
den Mikroprozessor durch den Kunden oder den Installateur programmiert.
Wenn sich die Tür
zyklisch bewegt, aktualisiert der Impulszähler die Zählung zu dem Mikroprozessor
hin. Wenn einmal die geeignete Zählung
erreicht ist, die der Zählung der
oberen und der unteren Grenze, programmiert durch den Kunden oder
den Installateur, entspricht, hält
die Tür
an. Allerdings können
Impulszähler
nicht akkurat eine Zählung
beibehalten. Äußere Faktoren, wie
beispielsweise Energieübergänge, Rauschen des
elektrischen Motors und eine Funkinterferenz, unterbrechen oftmals
die Zählung,
was der Tür
ermöglicht,
zu weit oder zu gering zu laufen. Der Mikroprozessor kann auch eine
Zählung
verlieren, wenn Energie zu der Betätigungseinrichtung verloren
geht oder wenn der Kunde manuell die Tür bewegt, während die Energieversorgung
abgeschaltet ist und die Tür
in einer neuen Position platziert, die nicht der ursprünglichen
Zählung
entspricht.
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Motorbetriebene
Garagentür-Betätigungseinrichtungen
umfassen oftmals ein inne res oder primäres Fallen-Schutzsystem, ausgelegt
dazu, eine Türgeschwindigkeit
und eine aufgebrachte Kraft, wenn die Tür in der Öffnungs- und Schließrichtung läuft, zu überwachen.
Während
eines Laufs von der offenen zu der geschlossenen und von der geschlossenen
zu der offenen Position, behält
die Tür
eine relativ konstante Geschwindigkeit bei. Wenn allerdings die
Tür auf
ein Hindernis während
ihres Laufs auftrifft, verlangsamt sich die Geschwindigkeit der
Tür oder sie
hält an,
und zwar in Abhängigkeit
von der Größe einer
negativen Kraft, die durch das Hindernis aufgebracht wird. Systeme
zum Erfassen einer solchen Änderung
der Türgeschwindigkeit
und der aufgebrachten Kraft werden herkömmlich als "interne Fallen-Schutz"-Systeme bezeichnet.
Wenn einmal der interne Fallen-Schutz aktiviert ist, kann die Tür anhalten
oder anhalten und ihre Richtung umkehren.
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Die
meisten vorhandenen Betätigungssysteme
sind Systeme mit geschlossener Schleife, wobei die Tür immer
durch die Betätigungseinrichtung
in sowohl der offenen-geschlossenen
als auch der geschlossenen-offenen Richtung angetrieben wird. Ein System
mit geschlossener Schleife arbeitet gut mit dem internen Fallensystem,
wobei die Betätigungseinrichtung
immer mit der Tür
verbunden ist und eine Kraft auf die Tür ausübt, wenn sich die Tür in Bewegung
befindet, ohne dass sie manuell durch den Benutzer getrennt wird.
Falls die Tür
auf ein Hindernis auftrifft, ermöglicht
eine direkte Verbindung mit der Betätigungseinrichtung eine Rückführung zu
der internen Fallenvorrichtung, die der Tür signalisiert, anzuhalten
oder anzuhalten und sich umzukehren. Allerdings sprechen, aufgrund
der Trägheitskraft
und der Geschwindigkeit der Tür
und der Toleranzen in der Tür
und dem Spurführungssystem,
diese internen Fallensysteme sehr langsam an und eine bestimmte
Zeit vergeht nach einem Berühren
eines Hindernisses, bevor die interne Fallenvorrichtung aktiviert
wird, was demzufolge der Tür
ermöglicht,
weiterzulaufen und sehr hohe Kräfte
auf ein Objekt, das eingeschlossen ist, auszuüben. Als solche arbeiten bekannte
interne Fallensysteme selbst nicht gut, insbesondere dann, wenn
der Öffnungs/Schließ-Zyklus aus
der Ferne betätigt
wird. Einige Systeme setzen sogar Zeitgeber ein, die bewirken werden,
dass sich die Tür öffnet, falls
die Bodenbegrenzung nicht innerhalb von 30 Sekunden von dem Zeitpunkt
an berührt wird,
von dem an die Tür
beginnt, sich zu schließen. In
den meisten Fällen
ist diese Zeitdauer zu lang. Weiterhin besitzt ein Betätigungssystem
mit geschlossener Schleife immer die Fähigkeit, eine Kraft, größer als
das Gewicht der Tür
ist, auszuüben.
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Ein
bekanntes Verfahren mit einem internen Fallen-Schutz an einem System
mit geschlossener Schleife verwendet ein Paar Federn, um einen Hebel in
einer Mittenposition auszubalancieren, und ein Paar Schalter, um
anzuzeigen, dass sich der Hebel außerhalb der Mitte befindet,
um dadurch zu signalisieren, dass ein Hindernis vorgefunden worden
ist. Der Hebel ist mit einem Antriebsriemen oder einer Kette und
durch ein Paar von Federn, eingestellt so, um die Spannung an dem
Riemen oder der Kette auszubalancieren, so dass der Hebel zentral
verbleibt, verbunden. Wenn ein Hindernis vorgefunden wird, überwindet
die Spannung an dem Riemen oder der Kette die Spannung, die durch
die Federn aufgebracht wird, was demzufolge dem Hebel ermöglicht, sich
außerhalb
der Mitte zu verschieben und einen Schalter zu berühren, der
ein Hindernis-Signal erzeugt. Die Empfindlichkeit dieses Systems
kann durch Aufbringen einer größeren Spannung
auf die zentrierenden Federn, um den Hebel dazu zu bringen, zentriert
zu verbleiben, eingestellt werden. Dieser Typ von internen Fallen-Systemen
spricht langsam aufgrund der Trägheitskraft
der Tür,
der Dehnung in dem Antriebsriemen oder der Kette und den Bauteilen
des Antriebssystems an.
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Ein
anderes Verfahren nach dem Stand der Technik für innere Fallen-Systeme mit
Betätigungseinrichtung
mit geschlossener Schleife verwendet einen einstellbaren Kupplungsmechanismus.
Die Kupplung ist an einer Antriebskomponenten befestigt und ermöglicht,
dass ein Schlupf der Antriebskraft auftritt, falls ein Hindernis
verhindert, dass sich die Tür
bewegt. Die Größe eines
Schlupfs kann in der Kupplung so eingestellt werden, dass eine kleine Größe eines
Widerstands in Bezug auf die Bewegung der Tür bewirkt, dass die Kupplung
schlupft. Allerdings werden, aufgrund einer Alterung des Türsystems
und aufgrund von Umgebungsbedingungen, die die Kraft, die erforderlich
ist, um die Tür
zu bewegen, ändern
können,
diese Systeme normalerweise auf den größten Kraftzustand eingestellt,
der durch den Installateur oder den Kunden erwartet wird. Weiterhin können, über die
Zeit, die Kupplungsplatten korrodieren und aneinander anhaften,
was einen Schlupf verhindert, falls ein Hindernis vorgefunden wird.
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Zusätzlich zu
einer Verwendung der vorstehend erwähnten Impulszähler, um
obere und untere Grenzen für
den Türlauf
einzustellen, können
sie auch dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit des Garagentors
zu überwachen.
Die optischen Kodierer, die für
eine Geschwindigkeitsüberwachung verwendet
werden, sind normalerweise mit der Welle des Motors verbunden. Ein
Unterbrecherrad unterbricht einen Lichtpfad von einem Sender zu
einem Empfänger.
Wenn sich das Unterbrecher- oder Zerhackerrad dreht, wird der Lichtpfad
wieder eingerichtet. Diese Lichtimpulse werden dann zu einem Mikroprozessor
zu jedem Zeitpunkt geschickt, zu dem der Strahl unterbrochen wird.
Alternativ können
Sensoren für
den magnetischen Fluss in derselben Art und Weise arbeiten, mit
Ausnahme, dass das Unterbrecherrad aus einem ferromagnetischen Material
hergestellt ist und das Rad, ähnlich
eines Zahnrads, geformt ist. Wenn die Zahnradzähne in enger Nähe zu dem
Sensor gelangen, fließt
der magnetische Fluss von dem Sender über einen Zahnradzahn und zurück zu dem
Empfänger.
Wenn sich das Rad dreht, erhöht sich
der Luftspalt zwischen dem Sensor und dem Rad. Wenn dieser Luftspalt
vollständig
geöffnet
wird, fließt
der magnetische Fluss nicht zu dem Empfänger. Als solcher wird ein
Impuls zu jedem Zeitpunkt erzeugt, zu dem ein magnetischer Fluss
durch den Empfänger
erfasst wird. Da Motorsteuerschaltungen, verwendet für die Betätigungseinrichtungen,
keine automatische Geschwindigkeitskompensation haben, ist die Geschwindigkeit
direkt proportional zu der Last. Deshalb ist, je stärker die
Last ist, desto langsamer die Drehung des Motors. Der optische oder
magnetische Kodierer zählt
die Anzahl von Impulsen in einer vorbestimmten Zeitdauer. Falls
sich der Motor verlangsamt, ist die Zählung geringer als dann, wenn sich
der Motor mit seiner normalen Geschwindigkeit bewegt hat. Dementsprechend
löst die
interne Fallenvorrichtung aus, sobald die Anzahl von Impulsen, die
gezählt
ist, unterhalb eines manuell eingestellten Schwellwerts während der
vorbestimmten Zeitperiode abfällt.
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Aus
der vorstehenden Diskussion wird ersichtlich werden, dass, wenn
ein Garagentor in der Öffnungs-
und Schließrichtung
läuft,
die Kraft, die dazu benötigt
wird, das Tor zu bewegen, in Abhängigkeit
von der Position der Tür
und davon, wie stark sich die Tür
in der vertikalen Position befindet, variiert. Gegenausgleichsfedern
sind so ausgelegt, um die Tür
zu allen Zeitpunkten ausbalanciert zu halten, falls die Platten
oder Abschnitte der Tür
in der Größe und im
Gewicht gleichförmig
sind. Die Geschwindigkeit der Türplatten,
wenn sie den Übergang
von horizontal zu vertikal und von vertikal zu horizontal durchqueren,
kann Variationen in dem Krafterfordernis hervorrufen, um die Tür zu bewegen.
Weiterhin können sich
die Platten oder Abschnitte in der Größe und im Gewicht durch Verwendung
unterschiedlich hoher Platten zusammen oder durch Hinzufügen von
Fenstern oder Verstärkungselementen
zu den Platten oder Abschnitten variieren. Bei Vorrichtungen nach dem
Stand der Technik können
diese Variationen nicht kompensiert werden.
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Um
diese Variationen zu kompensieren, muss eine Krafteinstellung eingesetzt
werden, um die höchste
Kraft, die vorgefunden wird, um die Tür über den Weg des Türlaufs zu
bewegen, zu überwinden.
Zum Beispiel könnte
die Kraft, um die Tür
zu bewegen, bis zu 5 bis 10 Pound am Anfang der Bewegung niedrig
sein, und könnte
sich auf 35 bis 40 Pound an einem anderen Teil der Bewegung erhöhen. Deshalb
muss die Krafteinstellung an der Betätigungseinrichtung mindestens
41 Pound betragen, um sicherzustellen, dass sich die interne Fallen-Vorrichtung
nicht aktivieren wird. Falls ein Hindernis während der Zeit auftritt, zu
der sich die Tür
in dem Bereich von 35 bis 40 Pound befindet, wird es nur 1 bis 6
Pound einer Kraft gegen das Objekt benötigen, um die interne Fallen-Vorrichtung
zu aktivieren. Allerdings wird, falls sich die Tür in dem Bereich von 5 bis 10
Pound befindet, die Tür
bis zu 31 bis 36 Pound einer Kraft gegen das Objekt erfordern, bevor
sich die interne Fallen-Vorrichtung aktiviert. Um diesen Zustand
zu verstärken,
werden die Krafteinstellungen dieser internen Fallen-Vorrichtungen
durch den Kunden oder den Installateur eingestellt, um der Betätigungseinrichtung
zu ermöglichen,
mehrere hundert Pound einer Kraft einzustellen, bevor sich die interne Fallen-Vorrichtung
aktivieren wird. Als solches ist es üblich, Betätigungseinrichtungen für eine Garagentür zu finden,
die auf Dächer
eines Kraftfahrzeugs aufschlagen und Garagentürplatten wölben, bevor das interne Fallen-System betätigt wird.
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Zwei
Patente haben versucht, sich den Nachteilen einer geeigneten Auslösung von
internen Fallen-Systemen zuzuwenden. Ein solches Patent, das US-Patent
Nr. 5,278,480, lehrt ein Mikroprozessorsystem, das die offenen und
geschlossenen Positionsgrenzen ebenso wie Kraftempfindlichkeitsgrenzen
für eine
Aufwärts-
und Abwärtsbetätigung der
Tür lernt.
Dieses Patent offenbart auch, dass die Grenze der geschlossenen
Position und die Empfindlichkeitsgrenzen angepasst eingestellt sind,
um Änderungen
in den Zuständen
der Garagentür
anzupassen. Weiterhin kann dieses System Motorgeschwindigkeit "auflisten" und kann diese Liste
nach jedem erfolgreichen Schließvorgang
speichern. Diese Auflistung wird dann mit dem nächsten Schließvorgang verglichen,
sodass irgendwelche Variationen in der Schließgeschwindigkeit anzeigen,
dass ein Hindernis vorhanden ist. Obwohl dieses Patent eine Verbesserung
gegenüber
den vorstehend erwähnten
Fallen-Systemen
ist, sind einige Nachteile ersichtlich. Zunächst wird die positionsmäßige Lage
der Tür durch
Zählen
der Umdrehungen des Motors mit einem optischen Kodierer erhalten.
Wie zuvor diskutiert ist, sind optische Kodierer und Aufnehmersensoren
für den
magnetischen Fluss für
eine Interferenz und dergleichen anfällig. Dieses System erfordert auch,
dass eine Empfindlichkeitseinstellung, entsprechend der Last, die
aufgebracht wird, vorgenommen werden muss. Wie zuvor angeführt ist,
können
Zustände
außerhalb
einer Balance nicht vollständig
in Systemen mit einem Kodierer berücksichtigt werden. Obwohl jeder Öffnungs-/Schließ-Zyklus
mit einem Empfindlichkeitswert aktualisiert wird, wird die Empfindlichkeitseinstellung
auf die niedrigste Motorgeschwindigkeit, aufgezeichnet in dem vorherigen
Zyklus, eingestellt. Das offenbarte System berücksichtigt weder einen Zustand
außerhalb
der Balance, noch berücksichtigt
es, dass unterschiedliche Geschwindigkeiten an unterschiedlichen
positionsmäßigen Stellen
der Tür
während
ihres Laufs vorgefunden werden können.
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Ein
anderes Patent, das US-Patent Nr. 5,218,282, sieht einen Hindernis-Detektor
zum Anhalten des Motors vor, wenn die erfasste Motorgeschwindigkeit
ein Motordrehmoment größer als
die ausgewählte
Schließdrehmomentgrenze
während
eines Schließens
der Tür
anzeigt. Die Offenbarung sieht auch zumindest ein Anhalten des Motors
vor, wenn die erfasste Motorgeschwindigkeit anzeigt, dass das Motordrehmoment
größer als
die ausgewählte Öffnungs-Drehmomentgrenze
während
eines Öffnens
der Tür
ist. Diese Offenbarung beruht auf optischen Zählern, um eine Türposition
und eine Motorgeschwindigkeit während
eines Betriebs der Tür
zu erfassen. Wie zuvor diskutiert ist, kann die positionsmäßige Lage
der Tür
nicht zuverlässig
und akkurat durch Impulszählerverfahren
bestimmt werden.
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Die
parallel anhängige
US-Patentanmeldung Serial No. 08/906,529, die im Besitz des Inhabers
der vorliegenden Unterlagen ist, befasst sich mit einem internen
Fallen-System. Die
Offenbarung sieht ein Potenziometer, verbunden mit der Tür, vor,
um deren Position zu bestimmen, und sieht einen Impulszähler vor,
der eine Größe einer
Kraft oder ein Motordrehmoment, verwendet dazu, die Tür zu öffnen und
zu schließen,
bestimmt. Obwohl dieses System effektiv ist, erfordert es Temperaturfühler, um
irgendeinen Einfluss, den Temperaturänderungen auf den Motor und
die Impulszählfolge
haben können,
anzupassen.
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Ein
anderer Typ eines Systems, verbunden mit einer Tür, ist eine Betätigungseinrichtung
für eine Garagentür vom Laufbahn-Typ,
die eine Betätigungskraft
auf das Garagentor aufbringt. Wie bei den anderen Typen von Öffnungssystemen
für ein
Garagentor setzt die Betätigungseinrichtung
vom Trolley- bzw. Laufbahn-Typ eine direkte Verbindung der mit Motor versehenen
Einheit mit der Tür
ein. Allerdings ist die Betätigungseinrichtung
vom Laufbahn-Typ nicht empfindlich genug, um einen ausreichenden
Fallen-Schutz zu liefern, dahingehend, dass die Betätigungseinrichtung
langsam anspricht, wenn ein Hindernis vorgefunden wird, und ein
sekundärer
Fallen-Schutz erforderlich ist, um einen ausreichenden Schutz zu
erreichen. Basierend auf der vorstehenden Diskussion des internen
Fallen-Systems wird ersichtlich werden, dass ein großer Bedarf
nach einem Backup- oder sekundären
Fallen-System vorhanden ist. Das sekundäre oder externe Fallen-System
ist in dem Fall erforderlich, dass das interne oder primäre Fallen-System
ausfällt
oder zu langsam anspricht. Herkömmliche
sekundäre
Fallen-Systeme setzen Fotozellen oder Kantensensoren ein. Diese
Vorrichtungen besitzen Totstellen in Bereichen, die eine Erfassung über den
Bereich von einzelnen Sensoren hinaus erfordern. Dies kann durch
Hinzufügen
zusätzlicher
Sensoren korrigiert werden, um den toten Fleck abzudecken, allerdings
trägt dies
zu Kosten des Schutzsystems und zu Kosten für die Installation bei. Zusätzlich erfordern
diese Typen von Sensoren eine Ausrichtung, um geeignet zu arbeiten,
und können
während
der Benutzung fehlausgerichtet werden. Diese Sensoren werden auch
durch Feuchtigkeit und Staub auf deren Linsen beeinträchtigt,
was einen geeigneten Betrieb verhindert. Einige dieser Vorrichtungen
sind druckempfindliche Schalter, die an der Tür oder den Kanten der Öffnung montiert sind,
und werden ein Signal, falls sie zusammengedrückt werden, erzeugen, das anzeigt,
dass ein Hindernis zwischen der Tür und der Öffnung vorhanden ist. Diese
Schalter müssen
sich über
den Umfang der Öffnung
hinaus oder entlang von dieser erstrecken und werden die Kosten
proportional zu der Größe der Öffnung erhöhen. Weiterhin
können
die Materialien, die verwendet werden, um diese Vorrichtungen herzustellen,
in der Härte
variieren, wenn sich die Umgebungstemperaturen ändern, was eine weniger empfindliche
Erfassung bei kaltem Wetter und eine manchmal zu empfindliche Erfassung
bei warmem Wetter hervorruft.
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Türen, die
direkt mit der Motoreinheit verbunden sind, wie beispielsweise eine
Garagentür
und eine Garagentür-Betätigungseinrichtung,
sind keine präzisen
Einheiten aufgrund der Nachgiebigkeit in dem mechanischen Antriebszug
und den Verfahren, die Tür
zu befestigen. Weiterhin können
sich die Führungsschienen
und die Befestigungsteile ablenken, wenn ein Hindernis vorgefunden
wird, was eine Verzögerung
hervorruft oder verhindert, dass standardmäßige Sensoren ein Hindernis
anzeigen. Es ist bestimmt worden, dass herkömmliche Verfahren zum Bestimmen
der Betriebsparameter der Tür
zu vage sind, um einen ausreichenden Fallen-Schutz ohne die Verwendung
von externen (oder sekundären) Vorrichtungen,
wie beispielsweise Fotozellen und Kantensensoren, vorzusehen.
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Fotozellen
erfordern eine Verdrahtung, die in Bezug auf die Öffnung so
dimensioniert ist, um das Signal zurück zu den Motorsteuerungen
zu übertragen,
oder erfordern eine drahtlose Vorrichtung, die eine Batterie erfordert.
Die Kantensensoren, die an der Tür
befestigt sind, erfordern auch eine Verdrahtung, die von dem bewegbaren
Verschluss zu der Motorsteuereinrichtung geführt werden muss. Alternativ
kann ein drahtloser Sender verwendet werden. Kantensensoren, die
an der Öffnung
befestigt sind, müssen
auch Einrichtungen vorsehen, um Signale zu den Motorsteuereinheiten
zu schicken. Wie ersichtlich werden wird, trägt diese umfangreiche Verdrahtung
zu den Installationskosten bei und ist für eine Beschädigung anfällig.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Deshalb
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fallen-System
zu schaffen, um eine Türposition
und eine aufgebrachte Kraft zu überwachen,
wenn die Tür
in der Öffnungs-
und Schließrichtung
läuft.
Dort, wo die Tür
auf ein Hindernis während
eines Öffnens
und Schließens
trifft, wird sich die aufgebrachte Kraft bei einer bestimmten Türposition ändern. Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fallen-Schutz zu schaffen,
indem der Umfang einer Kraft, die erforderlich ist, um ein Objekt,
wie beispielsweise eine Tür,
während
eines spezifischen Wegs oder einer spezifischen Zeit zu bewegen,
bekannt ist. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, den Lauf einer Tür
anzuhalten und umzukehren oder nur anzuhalten, wenn vorbestimmte
Schwellwerte einer aufgebrachten Kraft und entsprechende Positionen
nicht erfüllt
werden. Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es, Türprofildaten
während
eines anfänglichen
Türöffnungs-
und Schließzyklus
zu erzeugen, und woraufhin die Türprofildaten
und vorbestimmte Schwellwerte nach jedem Zyklus aktualisiert werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein System zum Bestimmen, ob ein Hindernis
in dem Weg einer mittels Motor angetriebenen Tür (10) vorhanden ist, das
aufweist:
einen Motor (68);
eine Laufbahn (32);
einen
Laufbahn-Arm (34), der im Verhältnis zu der Laufbahn (32)
gleitend bewegt werden kann und wenigstens in Bezug auf die Tür (12)
schwenkbar angebracht werden kann, wobei der Laufbahn-Arm (34) mit
dem Motor (68) gekoppelt ist, um die Tür (12) zwischen einer
offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen;
dadurch
gekennzeichnet, dass ein Kraftsensor (50) mit dem Laufbahn-Arm
(34) gekoppelt ist, wobei der Sensor (50) das
Maß der
Kraft, die auf die Tür
ausgeübt
wird, wenn sich die Tür
zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegt, an vorbestimmten
Orten bestimmt, um ein Kraftprofil zu erzeugen; und
eine Einrichtung
(72), die das Kraftprofil mit einem Schwellen-Kraftprofil
vergleicht, wobei der Motor wenigstens angehalten wird, wenn das
Kraftprofil außerhalb
eines Bereiches liegt, der durch das Schwellen-Kraftprofil festgelegt
wird.
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Ein
bevorzugtes Fallen-System wird mit einem Prozessorsteuersystem versehen,
das einen Eingang von einem Potenziometer, verbunden mit der Tür, um seine
Position zu bestimmen, und von einer Spannungsmesseinrichtung, um
eine Kraft, aufgebracht auf die Tür, während ihres Laufs, zu bestimmen, überwacht.
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Ein
Prozessorsteuersystem erzeugt vorzugsweise Türprofil-Informationen, basierend
auf verschiedenen Eingaben, und speichert diese Daten in einem nicht
flüchtigen
Speicher. Eine Einstelltaste kann mit dem Prozessorsteuersystem
verbunden sein, um eine Anfangserzeugung von Türprofil-Daten zu ermöglichen,
wobei der Prozessor die Türposition und
die Kraft, aufgebracht auf die Tür,
an einer Mehrzahl von Türpositionen
in sowohl der Öffnungs-
als auch der Schließrichtung
liest.
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In
dem bevorzugten Fallen-System liest ein Prozessorsteuersystem Türprofil-Informationen während jedes
Zyklus der Türposition
und vergleicht die neuen Informationen mit den zuvor gespeicherten
Informationen, und wenn das neue Kraftprofil gegenüber dem
gespeicherten Kraftprofil um einen vorbestimmten Betrag variiert,
wird der Lauf der Tür
angehalten und/oder umgekehrt.
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Ein
Potenziometer ist vorzugsweise mit der Tür gekoppelt, um die exakte
Position der Tür
zu bestimmen; zum Beispiel durch Ausgeben eines Spannungswerts,
relativ zu der Position der Tür.
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Das
bevorzugte Fallen-System umfasst einen Motor zum Überführen des
Garagentors zwischen einer ersten und einer zweiten Position, eine Einrichtung
zum Bestimmen einer Kraft, aufgebracht auf die Tür zwischen einer ersten und
einer zweiten Position, eine Einrichtung zum Bestimmen einer Mehrzahl
von positionsmäßigen Orten
der Tür
während
eines Übergangs
zwischen einer ersten und einer zweiten Position, und eine Steuereinrichtung,
um die Kraftbestimmung für
jede Vielzahl von positionsmäßigen Orten
zu korrelieren, um eine Mehrzahl von Türprofildatenpunkten zu erzeugen,
wobei die Steuereinheit einen korrigierenden Vorgang durch Steuern
des Betriebs des Motors vornimmt, wenn die Kraftbestimmung für irgendeine
der Mehrzahl von positionsmäßigen Orten über einen
vorbestimmten Kraftschwellwert für
einen jeweiligen positionsmäßigen Ort
in der Mehrzahl von Türprofildatenpunkten hinausgeht,
wobei ansonsten die Steuereinrichtung die Mehrzahl von Türprofildatenpunkten
zu den Kraftbestimmungen für
jeden jeweiligen positionsmäßigen Ort
der Vielzahl von positionsmäßigen Orten
aktualisiert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine schematische
Teilseitenansicht eines Betätigungssystems
vom Laufbahn-Typ, das einem Sektional-Garagentor zugeordnet worden ist,
das ein internes Fallen-System besitzt, das die Konzepte der vorliegenden
Erfindung verkörpert.
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2 zeigt eine schematische
Ansicht der Steuerschaltung des Betätigungsmechanismus, eingesetzt
in dem internen Fallen-System.
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BESTER MODUS
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Ein
System und dazu in Bezug stehende Verfahren zum Erfassen einer Kraftprofilabweichung
einer Garagentür
ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 in den 1 und 2 bezeichnet. Wie am Besten in 1 zu sehen ist, wird das
System 10 in Verbindung mit einem herkömmlichen Sektional-Garagentor
eingesetzt, allgemein mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung kann auch zur Verwendung mit Toren, Fenstern
oder anderen Verschlüssen,
die direkt mit einer Antriebsquelle verbunden sind, wie beispielsweise
mit einer mittels Motor betriebenen Betätigungseinrichtung, eingesetzt
werden. Die Öffnung,
in der die Tür 12 für Öffnungs-
und Schließbewegungen
relativ dazu positioniert ist, ist durch ein Paar von vertikal beabstandeten
Pfostenelementen 14 umgeben, die allgemein parallel liegen und
sich vertikal nach oben von dem Boden aus erstrecken (nur ein Pfostenelement
ist dargestellt). Die Pfosten 14 sind zueinander beabstandet
und an deren vertikalem oberen Ende durch ein Kopfteil 16 verbunden,
um einen im Wesentlichen U-förmigen
Rahmen um die Öffnung
der Tür
herum zu bilden. Die Pfostenelemente 14 und die Kopfteile 16 sind
normalerweise aus Holz oder anderen Baumaterialien für den Zweck
einer Verstärkung
und zum Erleichtern der Befestigung von Elementen, die die Tür 12 tragen und
kontrollieren, aufgebaut.
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Gesichert
an den Pfosten 14 sind L-förmige, vertikale Elemente 18.
Eine Spur bzw. Laufbahn 20 ist an jedem jeweiligen vertikalen
Element 18 entlang der vertikalen Länge der Bahn 20 gesichert.
Eine Strebe 21 hängt
frei von dem oberen Ende des vertikalen Elements 18 herunter,
um den Bereich der Bahn 20, der sich horizontal erstreckt,
zu tragen. Der horizontale Bereich der Bahn 20 kann auch
durch Streben, die sich von der Decke aus erstrecken, getragen oder
aufgehängt
werden. Jede Bahn 20 ist zu der Seite der Tür 12 ausgerichtet
und erstreckt sich im Wesentlichen vertikal zu der Länge des
Pfostenelements 14 und erstreckt sich dann im Wesentlichen horizontal
von dem oberen Ende von der Tür 12 aus in
der geschlossenen Position, die in 1 gezeigt ist.
Jede Bahn 20 nimmt eine Rolle 22 auf, die sich von
der oberen Kante des Garagentors 12 erstreckt. Zusätzliche
Rollen 22 können
an jeder oberen, vertikalen Kante jedes Abschnitts des Garagentors 12 vorgesehen
sein, um eine Überführung zwischen
der offenen und der geschlossenen Position zu erleichtern.
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Ein
Gegenausgleichssystem, allgemein bezeichnet mit dem Bezugszeichen 30,
kann eingesetzt werden, um das Garagentor 12 nach hinten
und nach vorne zwischen Öffnungs-
und Schließpositionen
zu bewegen. Ein Beispiel eines Gegenausgleichssystems ist in dem
US-Patent Nr. 5,419,010 offenbart, das hier unter Bezugnahme darauf
eingeschlossen wird. Allgemein ist das Gegenausgleichssystem 30 an
dem Kopf 16, nahe seinen Enden und um einen Mittelpunkt
davon herum, befestigt.
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Eine
Laufbahn 32 ist an der Decke befestigt, oder von dieser
aufgehängt,
und ist ungefähr
in der Mitte zwischen den Bahnen 20 positioniert. Ein Laufbahnarm 34 verbindet
das Garagentor 12 mit der Laufbahn 32. Insbesondere
erstreckt sich eine Türplatte 36 von
einem oberen Abschnitt der Tür 12 aus. Ein
Ende des Laufbahnarms 34 ist schwenkbar an der Türplatte 36 befestigt.
Eine Platte 38 ist gleitend in der Laufbahn 32 aufgenommen
und ein Gleitträger 40 erstreckt
sich im Wesentlichen nach unten von der Gleitplatte 38 aus.
Das Ende des Laufbahnarms 34, gegenüberliegend der Türplatte 36,
ist schwenkbar an dem Gleitträger 40 befestigt.
Die Gleitplatte 38 wird mechanisch durch eine Kette, eine
Gewindespindel, oder dergleichen, angetrieben, um das Garagentor
zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position
zu drücken/zu
ziehen. Dieser Lauf oder diese Bewegung wird durch ein Gegenausgleichssystem 30 unterstützt.
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Ein
Sensor 50, der in der bevorzugten Ausführungsform eine Dehnungsmesseinrichtung
oder ein piezoelektrischer Wandler sein kann, ist an dem Laufbahnarm 34 montiert.
Wenn Öffnungs-
oder Schließkräfte auf
die Tür 12 aufgebracht
werden, erzeugt der Sensor 50 ein Dehnungssignal 54,
das durch einen Draht 56 entlang der Laufbahn 32 zu
einem Schaltkreis für
eine Analyse übertragen
wird.
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Wie
am besten in 2 zu sehen
ist, wird das Dehnungssignal 54, erzeugt durch den Sensor 50,
durch ein Verdrahtungssystem 60, getragen durch die Laufbahn 32,
aufgenommen. Das Verdrahtungssystem 60 leitet das Dehnungssignal 54 zu
einer Betätigungseinrichtung 62.
Die Betätigungseinrichtung 62 umfasst
eine Energieversorgung 64, die eine geregelte Energie zu
verschiedenen Komponenten der Betätigungseinrichtung 62 zuführt. Insbesondere
erzeugt die Energieversorgung 64 Energiesignale 66,
die durch einen Motor 68, einen Decodierer/Verstärker 70,
einen Prozessor 72 und ein Potenziometer 74 aufgenommen
werden. Natürlich
können andere,
elektrisch betriebene Bauteile der Betätigungseinrichtung 62,
wie beispielsweise Einstelltasten, Fernsteueraktuatoren, und dergleichen,
innerhalb der Betätigungseinrichtung 62 enthalten
sein und Energie von der Energieversorgung 64 aufnehmen.
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Der
Decodierer/Verstärker 70 nimmt
das Dehnungssignal 54 für
eine weitere Verarbeitung auf. Insbesondere ist der Sensor 50 ein
Vollbrückensensor.
Wenn sich die Tür 12 öffnet und
schließt,
wird eine Dehnung auf den Laufbahnarm 34 aufgebracht. Diese
Dehnung oder Kraft ändert
den Widerstand einer der Schenkel des Brückensensors 54 und
erzeugt, entsprechend, eine messbare Unausgeglichenheit. Diese Unausgeglichenheit ändert eine Spannung,
die in dem Sensor 50 vorhanden ist, die wiederum einen
Frequenzausgang des Sensors 54 ändert. In der bevorzugten Ausführungsform
wird der Sensor 50 durch eine 4 bis 20 ma Stromschleife
angetrieben. Dieser Frequenzausgang läuft durch das Verdrahtungssystem 60 und
wird durch den Kodierer/Verstärker 70 aufgenommen.
Zusammen mit anderen Verarbeitungsfunktionen wandelt der Decodierer/Verstärker 70 den
Frequenzausgang, der empfangen ist, in einen Spannungswert um. Der
Spannungswert wird dann zu dem Prozessor 72 gesendet, wo
ein Analog-Digital-Wandler das Signal in ein lesbares, digitales
Format transformiert. Wie für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird,
umfasst der Prozessor 72 die notwendige Hardware, Software
und Speicherfunktionen, um die Betriebsweise der Betätigungseinrichtung 62, und,
natürlich,
die Öffnung
und die Schließung
des Garagentors 12, zu koordinieren.
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Das
Potenziometer 74 erzeugt ein Potenziometersignal 78 für den Zweck
einer Bestimmung einer positionsmäßigen Lage der Tür 12.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist das Potenziometer 74 mit dem Motor 68 gekoppelt,
um die Position dessen Antriebswelle zu der Lage der Tür 12 zu
korrelieren. Alternativ kann das Potenziometer 74 mit der
Tür 12 selbst
gekoppelt sein. Wie für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird,
schafft das Potenziometer 74 ein Gleitelement, das mit
dem Bewegungselement (der Tür,
der Motorwelle oder dergleichen) gekoppelt ist, was einen spezifischen Spannungswert
für jede
Position erzeugt. Das Gleitelement steuert den Spannungsausgang
durch einen Spannungsteiler. Obwohl es bevorzugt ist, einen Potenziometer
zu verwenden, um Türpositionsstellungen
zu bestimmen, können
andere Vorrichtungen, wie beispielsweise ein Zeitgeber oder ein
Zähler,
verwendet werden. Die Verwendung entweder eines Zeitgebers oder
eines Zählers
erfordert, dass ein Einstellprogramm, wie es nachfolgend diskutiert
ist, verwendet wird, falls der Antriebsmotor immer zu der Tür neu positioniert
wird.
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Der
Motor 68 kommuniziert mit dem Prozessor 72 über ein
Motorsignal 80, um notwendige Betriebsinformationen in
Bezug auf den Motor 68 zu liefern und auch um den Motor 68 anzuweisen,
anzuhalten, wenn ein Hindernis erfasst ist. Der Prozessor 72 kann
auch den Motor 68 anweisen, seine Richtung umzukehren,
wenn ein Hindernis oder eine Behinderung erfasst ist. Der Motor 68 liefert
die notwendige Antriebskraft, um die Tür 12 zwischen Positionen
unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu bewegen.
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Allgemein
verwendet das interne Fallen-System, das in der Betätigungseinrichtung 62 verkörpert ist,
Türprofildaten,
die während
eines Einstell- oder Installationsprogramms erhalten werden, um
die geeigneten Kraftgrenzen zu bestimmen, wenn sich die Tür 12 öffnet, und
wenn sich die Tür 12 schließt. Die Türprofildaten
werden in einem nichtflüchtigen
Speicher 82 gesichert und mit dem Prozessor 72 über ein Speichersignal 84 kommuniziert.
Neue Türprofildaten
werden in dem nichtflüchtigen
Speicher 82 zu jedem Zeitpunkt gesichert, zu dem die Tür 12 zyklisch verfahren
wird. Die Türprofildaten
enthalten eine Türposition
und eine Kraft, aufgebracht auf die Tür 12, für eine Vielzahl
von Punkten während
des Betriebszyklus. Das Potenziometer 74 wird dazu eingesetzt, eine
Türposition
durch den Betriebszyklus hinweg zu erfassen, während der Sensor 50 eingesetzt
wird, um Kraftwerte an bestimmten Türpositionen während der Öffnungs-
und Schließzyklen
zu erhalten. Ein Dehnungs- oder Kraftwert für den Laufbahnarm 34 wird
in den Speicher 82 während
des anfänglichen
Einstellprogramms eingeladen, und, als solche, werden keine Benutzersteuerungen
benötigt,
um die Kraftgrenzen einzustellen. Wenn einmal das Einstellprogramm abgeschlossen
ist, löst
das interne Fallen-System immer dann aus, wenn die Kraft, die aufgebracht
ist und durch den Sensor 50 erfasst ist, einen vorbestimmten Schwellwert
für jede überwachte
Türposition
während
des Betriebszyklus hinweg übersteigt.
Es wird ersichtlich werden, dass unterschiedliche Schwellwerteinstellungen
durch Umprogrammieren des Prozessors 72 möglich sind.
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Während eines
normalen Türbetriebs
betätigt
der Benutzer entweder eine Öffnungs-/Schließtaste oder
eine Fernsteuer-Öffnungs-/Schließ-Taste, um
einen Öffnungs- oder Schließzyklus
zu beginnen. Zu diesem Zeitpunkt liest der Prozessor 72 die
Kraft, erfasst durch den Sensor 50, und die positionsmäßige Lage
der Tür 12,
geliefert durch das Potenziometer 74, und verarbeitet sie.
Der Prozessor 72 vergleicht diese Daten mit den Türprofildaten,
gespeichert in dem Speicher 82. Falls das Kraftprofil,
das erfasst ist, innerhalb der vorbestimmten Bereiche von Kräften, gespeichert
in dem Speicher 82, während des
gesamten Öffnungs-
und Schließzyklus
liegt, speichert der Prozessor 72 die neuen Profildaten
in dem Speicher 82. Dies ermöglicht, eine stufenweise Abnutzung
in den mechanischen Bauteilen, ohne ein Auflösen des Fallen-Systems zu kompensieren.
Falls allerdings die erfasste Dehnung für eine positionsmäßige Lage
einen vorbestimmten Bereich, eingerichtet durch die gespeicherten
Türprofildaten, übersteigt, wie
beispielsweise dann, wenn eine Kraft die Bewegung der Tür 12 behindert,
weist der Prozessor 72 den Motor 68 an, anzuhalten
und, in einigen Fällen, kann
er den Motor 68 anweisen, seine Richtung umzukehren.
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Basierend
auf der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich werden, dass
das interne Fallen-System, das durch die vorliegende Erfindung geschaffen
ist, zahlreiche Vorteile gegenüber
dem Stand der Technik besitzt. Insbesondere erfordert der Sensor 50 keinen
zusätzlichen
Bereich für
die Vorrichtung, noch erfordert er eine übermäßige, dazu zugeordnete Ausrüstung, die
mit der Tür 12 verbunden werden
muss. Der Sensor 50 liefert eine augenblickliche Rückführung zu
den Motorsteuerungen immer dann, wenn ein Hindernis vorgefunden
wird. Dies führt
natürlich
zu einem sehr wichtigen Sicherheitsvorteil. Ein anderer Vorteil
der vorliegenden Erfindung ist derjenige, dass eine minimale Verdrahtungs- und
Installationszeit für
das System erforderlich ist. Ein noch anderer Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist derjenige, dass sie nicht durch Umgebungsbedingungen
oder Temperaturen beeinflusst wird und keine Einstellung oder Service
erfordert. Ein noch anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist
derjenige, dass Kraftbestimmungen für jede und jede zunehmende
Position der Tür 12 vorgenommen
werden können.
Als solche sind keine Totpunkte oder -Bereiche, die nicht ein Hindernis
erfassen können,
in der Lage, das Fallen-System zu unterminieren. Ein noch anderer
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist derjenige, dass kein Erfordernis
vorhanden ist, zu kennen, wo die obere und die untere Grenze liegen,
ohne dass dort ein Erfordernis vorhanden ist, einen Eingang von
dem Sensor 50 zu berücksichtigen.
Zum Beispiel wird, falls sich das Kraftniveau aufgrund davon, dass
die Tür
eine physikalische Grenze erreicht und die Kraft dieselbe ist und
an derselben Position zum selben Zeitpunkt wie der vorherige Zyklus
auftritt, erhöht,
das System 10 keinen Fehler auslösen.
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Demzufolge
sollte ersichtlich werden, dass das System 10 und dazu
in Bezug stehende Verfahren zum Erfassen und Messen der Betriebsparameter
eines Garagentors 10, offenbart hier, die verschiedenen
Aufgaben der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend angegeben
sind, löst,
und ansonsten einen vorteilhaften Beitrag zum Stand der Technik
darstellt. Wie für
Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird,
können
Modifikationen in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen, die hier offenbart
sind, vorgenommen werden, ohne den Gedanken der Erfindung zu erlassen.
Zum Beispiel wird ersichtlich werden, dass das Potenziometer 74 alleine
verwendet werden kann, um die positionsmäßige Lage der Tür zu bestimmen.
Weiterhin kann der Sensor 50 dazu verwendet werden, einen Betrieb
des Motors 68 zu evaluieren. Deshalb sollte der Schutzumfang
der Erfindung, wie sie hier beschrieben ist, nur durch den Schutzumfang
der beigefügten
Ansprüche
beschränkt
sein.