DK173772B1 - Mikroprocessorstyret operatorenhed til elektrisk manøvrerbare indretninger - Google Patents

Description

DK 173772 B1

Opfindelsen angår en operatorenhed til elektrisk manøvrerbare indretninger så som døre, vinduer, afskærmningsindretninger og lignende, omfattende et til stationær montering udformet operatorhus indeholdende 5 et til forbindelse med den manøvrerbare indretning udformet bevægelsesoverføringselement i indgreb med en reverserbar drivmotor med tilhørende motorstyrekreds, hvilken operatorenhed er udformet som en programstyret enhed, idet motorstyrekredsen indeholder en mikropro-10 cessor med et tilhørende lager indholdende driftsparametre for enhedens drivmotor.

Sådanne mikroprocessorstyrede operatorenheder kendes i forskellige udførelser, bl.a. fra US patenterne nr. 5.285.137 og 5.371.447, GB patentansøgning nr.

15 2.202.967 og EP patentansøgningerne nr. 0 493 322 og 0 618 338 og er udviklet med det formål at sikre en pålidelig elektrisk manøvrering navnlig af vinduer, som er vanskeligt tilgængelige for manuel betjening.

I en fra US patent nr. 5.371.447 kendt gardino-20 perator benyttes en EPROM-enhed i forbindelse med mikroprocessoren til oplagring af et betjeningsprogram som omfatter forudfastlagte data for gardinpositioner og bevægeIsestider.

Ved et fra GB patentansøgning nr. 2.202.967 kendt 25 vindueskontrolsystem kan et antal døre manøvreres elektrisk ved hjælp af operatorenheder, som gennem en fælles kommunikationsbus er forbundet med en central computer, og hvor operatorenheden omfatter et lager, hvori er oplagret driftsparametre for enhedens driv-30 motor.

Ved en fra US patent nr. 5.285.137 kendt vinduesoperator er et styreprogram oplagret i en intern ROM-hukommelse i mikroprocessoren, som via en interfaceen-hed kan styres dels ved fjernbetjening, dels af signa-35 ler fra forskellige eksterne sensorer såsom en regnsensor.

2 DK 173772 B1

Ved en fra EP patentansøgning nr O 493 322 kendt gardinoperator er der ligeledes til en mikroprocessor knyttet en EPROM hukommelse til oplagring af information om den bevægelsesretning, der er aktiveret ved 5 en forudgående betjening.

Ved en fra EP-patentansøgning nr. 0 618 338 kendt styrekreds, som er fælles for et antal operatorer, der kan omfatte låse- eller rigelfrigørelsesoperatorer såvel som åbne/lukkeoperatorer benyttes en intern 10 hukommelse i en mikroprocessor til oplagring af identifikationsinformation om arten af de tilsluttede operatorer samt data opnået ved en initialiseringsprocedure til bestemmelse af varigheden af en fuld åbne- eller lukkebevægelse.

15 På denne baggrund tilsigtes det ved opfindelsen at anvise en operatorenhed af den angivne art, som navnlig udmærker sig ved, at den nemt kan tilpasses til anvendelse i forskellige applikationer, f.eks. forskellige vinduestyper eller indjusteres efter forekommende 20 belastningsvariationer, f.eks. vindbelastninger, som navnligt kan påvirke funktionen af operatorer for store vinduesrammer, eller produktionstolerancer i operatorenhedens mekaniske dele, ligesom den selv efter montage kan omjusteres.

25 Disse og andre fordele opnås ifølge opfindelsen med en operatorenhed af den angivne art, som er ejendommelig ved, at lageret er et reprogrammerbart lager som indeholder driftsparametre for drivmotoren og kan programmeres og omprogrammeres udefra over strømfor-30 syningslederne til operatorenheden ved hjælp af en ekstern programmeringsindretning over en interfaceen-hed, som ved tilkobling til strømforsyningslederne bringer disse i en fra normal driftstilstand afvigende programmeringstilstand, i hvilken data kan udveksles 35 mellem mikroprocessoren og den eksterne programmerings- 3 DK 173772 B1 enhed.

Fordelagtige udførelsesformer for en sådan operatorenhed er angivet i underkravene.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere under 5 henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 er et blokdiagram, som viser hovedbestande-lene af en vinduesoperator ifølge opfindelsen, fig. 2 viser operatorenhedens tilkobling til en ekstern programmeringsindretning, 10 fig· 3 viser udformningen af kredsløb i operatoren til brug ved dataudveksling mellem operatorenheden og den eksterne programmeringsindretning, og fig 4 for en videreudvikling af operatorenheden viser udformningen af kredsløb til begrænsning af 15 operatorens strømforbrug.

Operatorenheden ifølge opfindelsen er i den på tegningen viste udførelsesform udført som en autonom, selvstyrende enhed til anvendelse f.eks. i forbindelse med en kædeoperator af den art, der er velkendt til 20 åbning og lukning af forskellige vinduestyper, navnlig ovenlysvinduer.

Operatorenheden omfatter som hovedbestanddele en reverserbar elektrisk drivmotor 1, som over en ind-bygget transmission 2 er koblet til et drivelement for 25 operatorenhedens indstillingselement, f.eks. et kædehjul 3, som er i indgreb med en kæde 4, som i sin ene ende er koblet til en vinduesramme, medens motoren 1, transmissionen 2 og kædehjulet 3 sammen med den dermed indgribende del af kæden 4 og de elektroniske komponen-30 ter i operatorenheden er indbygget i et hus 5, som er forbundet med vinduets karmkonstruktion.

Til styring af alle driftsfunktioner indeholder o-peratorenheden en mikroprocessor 6 med styreprogrammer oplagret i en intern ROM-hukommelse. Med mikroproces-35 soren 6 er forbundet en reprogrammerbar EEPROM hukom- 4 DK 173772 B1 melse 7, hvor driftsparametre for operatorenhedens funktion i den konkrete anvendelse er oplagret. Strømforsyningen til operatorenheden sker over to strømforsyningsledere 8 og 9, der kan være forbundet med et 5 betjeningstastatur 10, og i operatorenheden er koblet til en spændingsregulator 11, som leverer en forsyningsspænding Vcc til mikroprocessoren 6 og andre elektroniske komponenter i operatorenheden, og tillige over et retningsinterfacekredsløb 12 og en dataud-10 læsningskreds 13 er forbundet med mikroprocessoren 6.

Strømforsyningslederne 8 og 9 er desuden forbundet til en af mikroprocessoren 6 styret motordriverkreds 14, som styrer til- og frakobling samt omløbsretning for motoren 1.

15 Med mikroprocessoren 6 kan endvidere være for bundet en IR-modtager 15 til brug ved fjernbetjening af operatorenheden fra en IR-fjernbetjeningsenhed af i og for sig kendt art.

Ifølge opfindelsen er operatorenheden udformet til 20 at kunne udveksle data med en ekstern programmerings-enhed, der som vist i fig. 2 kan være en bærbar PC 16, som over en interfaceenhed 17 kobles til operatorenhedens strømforsyningsledere 8 og 9, som i driftstilstanden tilføres en jævnspænding, f.eks. en dobbelt 25 ensrettet forsyningsspænding, hvis polaritet er bestemmende for omløbsretningen for operatorenhedens reverserbare motor 1.

I det i fig. 2 viste programmeringsarrangement er interfaceenheden 17 indrettet til at ompolarisere 3 0 strømforsyningslederne 8 og 9 med en frekvens, der er væsentligt højere end netspændingsfrekvensen, f.eks. 10 kHz, hvorved operatorenheden som forklaret i det følgende bringes i en fra den normale driftstilstand afvigende programmerings- eller dataudvekslingstil-35 stand.

5 DK 173772 B1 I operatorenheden indeholder det med strømforsyningslederne 8 og 9 forbundne retningsinterfacekreds-løb 12 som vist i fig. 3 to RC-led 18 og 19 i forbindelse med hver sin af strømforsynings lederne 8 og 9.

5 Fra retningsinterface-kredsløbet 12 afgives til to indgange 20 og 21 på mikroprocessoren 6 retningsstyresignaler, som i den normale driftstilstand er entydigt bestemte ved polariteten af strømforsyningslederne 8 og 9 og er bestemmende for motorens l's omløbsretning.

10 Hvis eksempelvis strømforsyningslederen 8 er positiv i forhold til strømforsyningslederen 9 oplades kondensatoren i RC-leddet 18 gennem den tilhørende modstand, medens kondensatoren i RC-leddet 19 aflades gennem den tilhørende modstand, hvorved der til ind-15 gangen 20 afgives et retningsstyresignal med den logiske værdi "1", medens der til indgangen 21 afgives et retningsstyresignal med den logiske værdi"0". Hvis omvendt strømforsyningslederen 9 er positiv i forhold til strømforsyningslederen 8, antager retningsstyresig-20 nalerne på indgangene 20 og 21 de logiske værdier henholdsvis "0" og "1".

Ved den ompolarisering af strømforsyningslederne 8 og 9 med forholdsvis høj frekvens, som foretages i programmerings- eller dataudvekslingstilstanden, af-25 lades kondensatorerne i begge RC-leddene 18 og 19, således at de signaler, som afgives til mikroprocessorens indgange 20 og 21 begge antager et lavt niveau svarende til logisk "0", hvorved mikroprocessoren bringes i programmerings- eller dataudvekslingstil-30 standen.

Efter at programmeringen eller dataudvekslingen er tilendebragt, og programmerings- og interfaceenhederne 16 og 17 igen er frakoblet, kan mikroprocessoren kun bringes tilbage til normal driftstilstand ved en 35 separat resetbetjening, f.eks. ved indgivelse af en 6 DK 173772 B1 slutkommando på den bærbare PC 16.

I programmerings- eller dataudvekslingstilstanden kan der ved indgivelse af hertil bestemte kommandoer på den bærbare PC 16 enten overføres data repræsenterende 5 forudbestemte parameterværdier fra denne til mikroprocessoren 6 og den dermed forbundne EEPROM 7, eller der kan udlæses oplagrede data i EEPROM'en 7 eller mikroprocessoren 6 til den bærbare PC 16.

Dataoverføringen fra den bærbare PC 16 til mikro-10 processoren 6 kan f.eks, ske ved, at kommandoer, som indgives til den bærbare PC 16 i interfaceenheden 17 omdannes til bitmønstre, der overføres til operatorenheden ved, at polariteten på strømforsyningslederne 8 og 9 skiftes med en passende lav frekvens svarende til 15 en for modtagelse og dekodning af informationen passende bithastighed.

Eksempelvis kan data overføres til interfaceenheden 17 ved standard NRZ-bitkodning fra den serielle port på den bærbare PC 16. Der opnås herved en trans-20 missionshastighed på 300 Baud svarende til en maksimal impulsfrekvens på 150 Hz. De overførte bitmønstre vil herved kunne dekodes af RC-leddene 18 og 19 og derfra føres til mikroprocessoren 6's indgange 20 og 21 i stedet for de i den normale driftstilstand tilførte 25 retningsstyresignaler.

I mikroprocessoren 6 er en terminal 22 forbundet med EEPROM'en 7.

Transmissionsprotokollen for overføring af parameterinformationer fra den bærbare PC 16 til mikroproces-30 soren 6 kan være organiseret i rammer eller sider med hver 8 byte bestående af en serielt overført bitstreng på 8 bit. Ved transmissionens start overføres i den første ramme først en byte med en instruktion eller kommando om påbegyndt transmission, efterfulgt af en 35 byte, der identificerer den parameter som indlæses 7 DK 173772 B1 efterfølgende og tjener til adressering ved indlæsning i EEPROM'en 7, og en eller flere kontrolbyte. Efter en pause svarende til den resterende varighed af den første ramme eller side, overføres selve parameterin-5 formationen i de 8 byte i den efterfølgende ramme, hvorpå der i den næstfølgende ramme overføres kontrol-og rammeafslutningsinformation. De overførte parameterdata opsamles i en RAM-hukommeIse i mikroprocessoren, inden de derfra lagres i EEPROM'en 7, der eksempelvis 10 kan have en kapacitet på 16 rammer eller sider a' 8 byte eller ialt 128 byte.

Der kan på denne måde både i forbindelse med produktionen af operatorenheder ifølge opfindelsen og på senere tidspunkter, f.es. i forbindelse med slut-15 montage foretages indprogrammering eller omprogrammering af relevante driftsparametre. I forbindelse med produktionen kan indprogrammeringen typisk omfatte serienummer og kalibreringskonstanter samt visse funktionsparametre, medens der ved slutmontagen typisk vil 20 være tale om programmering af driftsparametre, som kan variere i afhængighed af den vinduestype, operatorenheden skal benyttes til og de driftsbelastninger, operatoren kan ventes at komme ud for, og som typisk kan omfatte maksimal trækkraft, hastighed eller effekt 25 eller maksimal åbningsgrad for vinduet.

Som nævnt i det foregående kan der i programmerings- eller dataudvekslingstilstanden også foretages en udlæsning af data fra opera torenheden til den bærbare PC 16, f.eks. med det formål at verificere de 30 indprogrammerede driftsparametre eller udlæse data, som er logget i operatorenheden.

Dataudlæsningen foretage fra mikroprocessoren 6, ved at den i fig. 3 viste belastningsmodstand 23 ved hjælp af en transistorkobler 24 kobles ind og ud i takt 35 med det bitmønster, som ønskes udlæst. De herved 8 DK 173772 B1 forårsagede ændringer i den strøm, operatorenheden trækker fra strømforsyningslederne 8 og 9 kan i inter-faceenheden 17 registreres og konverteres til et digitalt signal, som efter passende niveaukonvertering kan 5 føres til den serielle port på den bærbare PC 16

Dataudlæsningen iværksættes ved overføring af en instruktion eller kommando fra den bærbare PC.

Under normal drift styrer mikroprocessoren 6 omløbsretningen for motoren 1, som er en DC-motor, ved 10 aktivering af det ene af to par af felteffekttran-sistorer 25, 26 eller 27, 28 i driverkredsen 14, medens strøm og spænding til motoren styres ved impulsbredde-modulation i en mellem mikroprocessoren 6 og feltef-fekttransistorparrene 25, 26 og 27, 28 indkoblet PWM-15 modulator 29. Den ved motorspændingen bestemte hastighed af DC-motoren 1 overvåges af mikroprocessoren ved måling af motorspændingen ved hjælp af et modstandsnetværk med modstande 30, 31 og 32, medens motorens moment overvåges ved spændingsmåling over en strøm-20 følermodstand 33. Med henblik på normalt at holde motorens hastighed konstant uafhængigt af momentet korrigeres den ved hjælp af modstandsnetværket 29 - 31 målte spænding med spændingsfaldet over motorens indre modstand beregnet ud fra den målte motorstrøm. Her-25 igennem kan den strøm, der trækkes fra strømforsynings-lederne 8 og 9 beregnes ved multiplikation af den målte motorstrøm med det impulsbreddemodulerede signals duty cycle .

Programstyringen i mikroprocessoren benytter en 30 reguleringsalgoritme, som primært søger at holde motorens hastighed konstant, selvom motoren udsættes for varierende belastning, men således at et oplagret maksimal strømforbrug ikke overskrides.

Sålænge motorstrømmen eller strømforbruget ikke 35 har nået de indprogrammerede maksimumværdier gælder for 9 DK 173772 B1 spændingen Vm over motorterminalerne Vro = Ve + k * R. * Im, 5 hvor Ve er motorens EMK, Im er motorstrømmen, R*, er motorens indre modstand og k en konstant, der af stabilitetshensyn er mindre end 1.

Når strømforbruget når det indprogrammerede maksimum, reduceres motorspændingen ved styring af det 10 impulsbreddemodulerede signal, således at strømforbruget falder til det indprogrammerede maksimum, hvorved motorhastigheden reduceres.

Claims (6)

10 DK 173772 B1

1. Operatorenhed til elektrisk manøvrerbare indretninger så som døre, vinduer, afskærmningsindretninger og lignende, omfattende et til stationær 5 montering udformet operatorhus (5) indeholdende et til forbindelse med den manøvrerbare indretning udformet bevægelsesoverføringselement (4) i indgreb med en reverserbar drivmotor (1) med tilhørende motorstyrekreds, hvilken operatorenhed er udformet som en program-10 styret enhed, idet motorstyrekredsen indeholder en mikroprocessor (6) med et tilhørende lager (7) indeholdende driftsparametre for enhedens drivmotor (l) , kendetegnet ved, at lageret (7) er et reprogrammerbart lager, som indeholder driftsparametre 15 for drivmotoren (1) og kan programmeres og omprogrammeres udefra over strømforsynings lederne {8, 9) til operatorenheden ved hjælp af en ekstern programmerings-indretning (16) over en interfaceenhed (17), som ved tilkobling til strømforsyningslederne (8, 9) bringer 20 disse i en fra normal driftstilstand afvigende programmeringstilstand, i hvilken data kan udveksles mellem mikroprocessoren (6) og den eksterne programmerings-enhed (16).

2. Operatorenhed ifølge krav 1, hvor drivmotorens 25 (1) omløbsretning i den normale driftstilstand er defineret ved polariteten af en DC-spænding på strømforsyningslederne (8, 9), kendetegnet ved, at programmeringstilstanden omfatter ompolarisering af strømforsyningslederne (8, 9) med en frekvens, der er 30 væsentligt højere end netspændingsfrekvensen.

3. Operatorenhed ifølge krav l eller 2, kendetegnet ved, at mikroprocessoren (6) er indrettet til logning af data under drift af operatorenheden og til i nævnte programmeringstilstand at 35 kunne udlæse sådanne data og/eller oplagrede drifts- 11 DK 173772 B1 parametre fra det reprogrammerbare lager (7) ved mikroprocessorstyret ind- og udkobling af en med strømforsyningslederne (8, 9) forbundet belastnings modstand (23) .

4. Operatorenhed ifølge krav 1, 2 eller 3, k e n - detegnet ved, at de oplagrede driftsparametre omfatter en forudbestemt maksimal forsyningsstrøm for enhedens drivmotor (1) , at der til mikroprocessoren (6) er sluttet midler til overvågning af spænding og strøm 10 til motoren, og at mikroprocessoren (6) er programmeret til beregning af den aktuelle maksimalstrøm ud fra den målte motorstrøm og til ved overskridelse af den oplagrede maksimale forsyningsstrøm at iværksætte en nedregulering af motorspændingen til reduktion af 15 forsyningsstrømmen til den oplagrede maksimale værdi.

5. Operatorenhed ifølge krav 4, kendetegnet ved, at strøm og spænding til motoren (1) styres ved impulsbreddemodulation, og at den aktuelle forsyningsstrøm beregnes ved multiplikation af den målte 20 motorstrøm med det impulsbreddemodulerede signals duty cycle.

6. Operatorenhed ifølge krav 5, kendetegnet ved, at nedreguleringen af motorspændingen iværksættes ved styring af det impulsbreddemodulerede 25 signal.