EP2707858A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontaktlosen übertragung von elektrischer energie zwischen einer wand und einem an dieser wand befestigten flügel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kontaktlosen übertragung von elektrischer energie zwischen einer wand und einem an dieser wand befestigten flügel

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EP2707858A1
EP2707858A1 EP11775748.4A EP11775748A EP2707858A1 EP 2707858 A1 EP2707858 A1 EP 2707858A1 EP 11775748 A EP11775748 A EP 11775748A EP 2707858 A1 EP2707858 A1 EP 2707858A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
primary
coil
power
voltage
wall
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11775748.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim STEUDTNER
Christian ROST
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Hanh GmbH and Co KG
Original Assignee
Dr Hanh GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Dr Hanh GmbH and Co KG filed Critical Dr Hanh GmbH and Co KG
Publication of EP2707858A1 publication Critical patent/EP2707858A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the contactless transmission of electrical energy between a wall and a hinge hinged to this wall about a hinge axis, wherein a fixed to the wall primary power coil and a fixed to the wing secondary där-power coil are provided, which are using a hinge pin in inductive operative connection.
  • wings of doors for objects such as houses, shops or production halls increasingly comprise safety or comfort improving devices whose current operating state and their operation are monitored or actuated by monitoring or actuating devices arranged outside the door and which operating state changes or send any signals received from sensors to the monitoring or actuation devices.
  • An example of this is a burglar alarm panel installed in a building, which is equipped with devices provided at the door, for example for opening. communication, breakdown, closure, sabotage or motor lock monitoring.
  • a band with a built-in transformer for contactless energy transmission comprises a primary coil arranged in a frame band part and a secondary coil arranged in a leaf band part.
  • the magnetic coupling of the secondary coil to the primary coil which are spaced apart in the direction of the hinge axis, serves a coil passing through both iron core, which also forms the hinge pin.
  • the invention is based on the object of providing a method improved in this regard and a device for carrying out this method for the contactless transmission of electrical energy between a wall and a device.
  • nem attached to this wall wings in which a wall-mounted first coil and a wing attached to the second coil are provided, which are in inductive operative connection to create. This object is achieved by the method set forth in claim 1 and by the reproduced in claim 3 device.
  • the primary electric current flowing through the primary power coil is measured and the measured value is supplied to primary power electronics.
  • a data memory is provided in which the transfer characteristic between the primary power coil and the secondary power coil, i. the power available on the secondary power coil is stored as a function of the primary power supplied to the primary power coil. Because of this transmission characteristic, it is known which power is required on the primary side in order to obtain a specific power on the secondary side.
  • the primary power electronics controls, for example, an inverter, which may comprise a switching regulator and / or a pulse width modulator, so that the primary power coil is subjected to the maximum power almost instantaneously. This is preferably done by applying the maximum permissible primary voltage and the maximum pulse width of the primary power voltage, preferably designed as a rectangular alternating voltage with a frequency of 40 kHz.
  • a voltage limiting device is provided on the secondary side, by means of which the secondary voltage value generated due to induction in the secondary power coil is limited to the maximum voltage value. Due to this measure, only the electric current that is actually required flows on the secondary side and thus also on the primary side.
  • the primary power electronics now regulate the power with which the primary power coil is applied until after the stored transmission characteristic the required power has to be present on the secondary side.
  • the primary power is preferably adjusted by voltage changes in four stages and by a stepless pulse width change.
  • the secondary-side power is known at a certain, pre-known ratio of primary voltage and pulse width. It must then flow a certain, previously known primary power current.
  • the measured primary current flows in value lower than the expected, then the power provided is too high, the secondary power is reduced by the voltage limiting device.
  • the primary power electronics then increases the provided primary power by increasing the voltage and / or the pulse width according to the stored characteristic.
  • the inventive device for the contactless transmission of electrical energy between a wall and hinged to this wall about a hinge axis hinged wing comprises a wall-mounted primary power coil, and a fastened to the wing secondary power coil.
  • a hinge pin can serve as a magnetic flux guide between the primary power coil and the secondary power coil.
  • primary power electronics are provided, in which a transmission characteristic in the form of a function of the power available at the secondary power coil can be stored as a function of the primary power supplied to the primary power coil.
  • a current measuring device is provided, with which the current flowing through the primary power coil primary electric current and the corresponding measured value of the primary power electronics can be fed.
  • a device for influencing the primary power which may preferably have a switching regulator and / or a pulse width modulator.
  • a voltage limiting device is provided, by means of which the secondary voltage value generated due to induction in the secondary power coil is limited to a predetermined maximum voltage value.
  • a secondary power voltage induced in the secondary coil may be provided in a DC voltage converting rectifier.
  • the primary power electronics may include an inverter.
  • the device is then suitable for connection to a wall-side Gleichlogiesquel le, for example, to a G leichstromausgang an emergency buffered power supply of an alarm system.
  • the primary power electronics can include a low pass filter for filtering out interference to improve the reliability. If, in the device according to the invention, the primary and secondary power coils also serve for bidirectional signal or data transmission, or if separate first and second coils are present, the primary power coil or the first coil may have at least a first one within a certain time interval Control signal applied and the at least one induced in the secondary power coil or in the second coil first signal can be detected.
  • the second coil is acted upon by at least one second control signal and the at least one in the first Coil induced second signal is also detected. If, in this bidirectional signal transmission, a coil is not subjected to at least part of the expected control signals or if at least some of the expected signals due to the control signals are detected in the coils, an alarm and / or fault signal is generated. If this is transmitted, for example, to a security alarm system for triggering an alarm, the sabotage protection is substantially improved by the method according to the invention. However, the alarm and / or fault signal can also be supplied to what is known as a "watchdog" so as to avoid false alarm triggering when a technical fault occurs.
  • first and second coil are referred to below, then the primary or secondary power coil is alternatively meant in each case as well.
  • the first and the second coil are preferably each subjected to two control signals within the time interval.
  • the disturbance signal is generated only when non-applied or not detected by both control signals or both induced second signals. In other words, a perturbation signal is not triggered until two consecutive control signal cycles are identified as faulty.
  • the first or the second coil after the generation of the induced signal, is subjected to a response control signal, which in turn generates an induced signal in the respective other coil.
  • the time interval in which correlated signals are generated or detected is preferably between 10 ms and 500 ms, particularly preferably about 60 ms.
  • a control signal and an associated response control signal are preferably generated within a period of 20 ms to 100 ms, particularly preferably of about 40 ms.
  • the control signal can be of any type that allows a signal to be generated in the other coil in an inductive manner. However, it is particularly preferred if the control signal - particularly preferably the response control signal - is generated by modulation of a carrier voltage.
  • the carrier voltage is amplitude modulated by the control signal and the response control signal is frequency modulated.
  • the control signal is preferably wing-, the response control signal preferably generated on the wall side.
  • the carrier frequency of the carrier voltage is dependent on the configuration of the coil system.
  • carrier frequencies 20 kHz to 2 MHz may be used, depending on the MnZn material. In principle, it is also conceivable to use air coils. The carrier frequencies can then be higher.
  • sabotage methods which include, for example, inductive coupling of a sabotage coil to the first coil instead of the second coil provided on the wing
  • a further development of the method provides for the interrogation of the value of a control resistor arranged on the wing side within the time interval.
  • the control resistance value can be mimicked by a wing-side zone group and digitized and transferred to the primary side in a coded manner.
  • a further sabotage obstacle is created, since with an inductive coupling for the purpose of decoupling the wing-side coil, the resistance value would also have to be known and the corresponding signal would have to be generated.
  • the sample value of the control resistor can be transmitted to the first coil by modulation of the voltage applied to the second coil carrier voltage and then be compared with a setpoint.
  • a second fault signal can then be used, for example, to trigger an alarm if the determined value exceeds a certain, still permissible difference amount from a reference value.
  • the difference of approximately 40% of the resistance value is well suited as a threshold value.
  • the first and second coils are preferably subjected to at least encrypted control signals and response control signals.
  • control signal and the response control signal are encrypted with the aid of a switching code.
  • the method may include the step of mutual authentication of primary electronics electrically connected to the first coil and secondary electronics connected to the second coil.
  • the device for carrying out the above-described method comprises a first coil provided on a wall, a second coil provided on a vane, wherein the first and second coils are in inductive operative connection, a primary electronics connected to the first coil and a second coil connected to the first coil Secondary electronics, the primary and secondary electronics comprising means for generating and detecting control signals and response control signals.
  • the secondary electronics comprise means for modulating a carrier voltage with the control signals, preferably an amplitude modulator.
  • the primary electronics preferably also comprise means for modulating a carrier voltage with the response control signals, preferably a frequency modulator.
  • means for authenticating the primary and secondary electronics are provided.
  • the primary and the secondary electronics each comprise a housing which, for installation in a frame profile or in a wing profile, in particular in profile recesses on the sides facing each other with the wing closed, suitable is.
  • these are preferably formed shielded.
  • the housings are preferably made of a heat-conducting material, more preferably made of a heat-conducting synthetic material, because of the simplification of the production.
  • the primary and secondary electronics preferably include modems for 8-bit encoding and decoding of signals and control signals to be transmitted. With the aid of these modems, analog signals transmitted by, for example, devices and sensors provided on the wing can be modulated and transmitted insensitive to interference.
  • the primary and secondary electronics can furthermore each comprise a BUS system, to each of which several sensors can be connected. The transmission of measured values or operating states provided by means of the sensors can then take place serially after modulation and demodulation, for example using protocols which can correspond to the RS 485 standard, for example.
  • the invention will be explained below with reference to the embodiment shown in the drawing. Show it:
  • Figure 1 schematically - a device according to the invention in a partially torn view of the band and wing parts in a perspective view, with schematically indicated primary and secondary electronics.
  • FIG. 2 again schematically - the arrangement of FIG. 1 in on a
  • Frame and a wing profile which is hingedly connected to the frame hinged about a hinge axis attached state
  • Fig. 3 is an overview block diagram of this device
  • FIG. 5 shows a block diagram of the wing-side secondary electronics of this device
  • FIG. 6 shows a representation of a longitudinal section through the hinge axis S of a further exemplary embodiment of a device according to the invention, which at the same time has the function of a conventional belt:
  • Fig. 8 is a block diagram of the frame-side primary power electronics this
  • Fig. 9 is a block diagram of the wing-side secondary power electronics this
  • the device 100 in the drawing as a whole is optically simulated a so-called three-piece tape. You can - depending on your needs - at the same time carry supporting hinge function and thus replace a conventional tape. Or it merely serves for the contactless transmission of electrical energy and / or electrical signals and is provided in addition to conventional bands on a vane / band arrangement.
  • the device 100 comprises a band part 1, which serves to fix on a fixed frame R. It has two hinge parts 2, 2 ', which are spaced apart in the longitudinal direction of a hinge axis S by a distance space 3 from each other.
  • the hinge part 4 of a wing part 5 is arranged in the clearance space 3, which is attached to a sash F in the exemplary embodiment shown in the drawing.
  • the band part 1 band fastening parts 6, 6 ', the wing part 5 comprises a wing attachment part. 7
  • the hinge axis S is defined by a the hinge parts 2, 2 'and 4 passing through the hinge pin 8, which passes through the hinge parts in hinge pin receptacles, which are not shown in the drawing for the sake of clarity, in a known manner.
  • a first electrical coil 19 is provided, which is acted upon by a coil spring 18 with a downwardly acting spring force according to FIG. 1.
  • the coil 19 is connected by means of an at least two-wire, preferably shielded electrical line 17 to a primary electronics PE.
  • a second electrical coil 20 is used, which is acted upon by means of a coil spring 21 with a spring force directed upward in FIG. 1.
  • the first and second coils are under the action of the coil springs 18, 21 to each other.
  • the second Spu le 20 is connected via an at least two-core, preferably shielded electrical line 22 to a secondary electronics SE.
  • the primary electronics PE (FIG. 4) has a primary processor 38 with an input 40, which serves to connect to a power supply source 41 via a switching regulator 54, which converts the voltage provided by the power supply source into the operating voltage of the primary processor. As can be seen in FIG. 3, this can be an emergency-current-buffered output of a power supply 42 of a hazard warning system 43. It provides a DC supply voltage of, for example, 13.8V.
  • the primary electronics PE comprises an inverter 52, which converts the input DC voltage into an AC voltage suitable for acting on the first coil 19, for example 12 V and a carrier frequency of 40 kHz.
  • the primary processor 38 has ports 44a, 44b, to which, for example, signals of opening, breakthrough, shutter and sabotage monitoring and control signals are applied, for example, to the latch operation of a hazard warning system GMA.
  • These control signals are converted into serial data sets by the primary electronics using a BUS system using, for example, protocols conforming to the RS 485 standard.
  • the primary processor 38 also includes a watchdog which monitors the functions of the primary and secondary electronics as well as the components and systems connected thereto. In the case of detection of a malfunction, this is signaled to the hazard detection system as such in order to avoid false alarm triggering when malfunction occurs. Further, the watchdog may initiate program instructions of the primary processor 38 for troubleshooting.
  • the primary electronics PE comprises a modulator 53, by means of which the carrier frequency is modulated by the data sets to be transmitted. The modulated carrier voltage is applied to a terminal 45 and is fed via the electrical line 17 of the first coil 19. In the second coil 20, a secondary voltage is induced and fed via the line 22 to a terminal 46 of the secondary electronics SE.
  • a demodulator 55 which demodulates the secondary voltage modulated by the signals and transmits the signals to a secondary processor 39, for example an opening, breakdown, closure or sabotage monitoring Ü. Sensors and devices for status inquiry and actuation are connected to the secondary processor via In / Out lines.
  • the secondary processor 39 is connected to a power source 47 which provides, for example, a 12 V DC voltage at an input 48.
  • the power supply of the secondary electronics thus takes place via a supply voltage inductively generated in the secondary coil.
  • the secondary electronics SE in turn comprises a modulator 56, which converts signals provided by the sensors of the aforementioned monitoring devices via terminals 49 into serial signal packets in the same way as those of the primary electronics PE.
  • the carrier voltage modulated in this way is applied to the second coil 20 via the line 22.
  • the alternating voltage thus induced in the first coil 19 is fed via the line 1 7 of the primary electronics PE and demodulated in this in a demodulator 57 and supplied via terminals 44 of the alarm system GMA.
  • the data to be transmitted from the primary side to the secondary side are frequency-modulated, which amplitude-modulates the data to be transmitted from the secondary to the primary side.
  • the thus created bidirectional data transmission takes place with an 8-bit resolution and a transmission rate of, for example, 9600 baud.
  • a control signal packet via the lines 22 and 17 and the second and first coils 20 and 19 of the primary electronics PE. This acknowledges receipt of the control signal packet by return transmission a response control signal packet to the secondary electronics SE within a 40 ms time interval. If the secondary electronics SE does not receive a response control signal within this time interval, a control signal packet is sent to the primary electronics again. Should the primary electronics PE within the time interval of 200 ms receive no control signal packet from the secondary electronics SE, an interference signal is generated. The same applies if two consecutive control signal packets were faulty.
  • a control resistor is mimicked on the wing side by the secondary electronics SE and interrogated, and compared with a reference value stored in the secondary electronics. If the transmitted measured value differs by preferably 40% from the nominal value, this is regarded as an indication of a sabotage attempt. The result of this comparison is transmitted to the primary electronics PE in this time interval.
  • control and response control signal packets are encrypted to further increase the security by means of a switching code that can be decrypted by the respective receiving primary electronics PE or secondary electronics SE.
  • the primary electronics PE and the secondary electronics SE are housed in mechanically resistant, highly thermally conductive housings 50, 51, which are only shown schematically in FIG.
  • the housing 50 of the primary electronics PE is installed in a wall-side frame profile, the housing 51 of the secondary electronics SE in a sash profile.
  • the installation takes place - as can be seen in FIG. 2 - from the profile sides, which face one another when the sash is closed.
  • the housing 50, 51 are not visible from the outside and can be protected against manipulation by a sabotage contact, which generates an alarm and / or fault signal during a removal attempt.
  • the primary electronics PE and the secondary electronics SE are provided with means for mutual authentication, so that an unnoticed exchange of primary or secondary electronics PE, SE by a previously manipulated electronics is at least substantially lent more difficult.
  • sabotage security housing electronics are provided with cover and / or Abhebesensoren. If these detect an opening and / or lifting of the respective housing, this is evaluated as sabotage attempt and generates a corresponding signal at the output 44.
  • the above-described embodiment of the device according to the invention is used primarily for signal transmission.
  • the electrical power required to operate the secondary electronics is also inductively induced in the secondary coil.
  • higher electrical powers are regularly required to actuate the secondary-side devices than can be induced by the primary coil in the secondary coil while maintaining signal transmission. In this case, a separate electrical power supply is needed for the actuation of the secondary-side devices.
  • This electrical power supply takes place in the embodiment shown in Fig. 6 ff, which is designated as a whole m 200, also by inductive coupling.
  • This device (200) is designed as a so-called three-part band. It comprises a frame band part 101, which forms a band part 102 of the device 200 and which serves the attachment to a fixed wall W or to a stationary frame.
  • the frame hinge part 101 has two hinge parts 103, 104, which are spaced from one another by a distance space 105 in the longitudinal direction of a hinge axis S.
  • the hinge axis S is defined by a the hinge parts 103, 1 04 and 1 06 in bolt receptacles 109, 1 1 0 and 1 1 1 passing through hinge pin 1 12. He is in the hinge pin receptacles 109, 1 1 1 of the hinge parts 103, 104 of the termedbandteils first 01 in a known manner perpendicular to the hinge axis S adjustable with the help of bearing bushes 1 1 3, 1 14 stored, which are made of a plastic material.
  • the bearing of the hinge pin 1 12 in the hinge pin receptacle 1 10 of the wing hinge part 1 06 serves a bearing bush 1 1 5, which in turn is made of a plastic bearing material.
  • the bearing bush 1 13 of the upper frame hinge part 103 has, in its region pointing toward the wing hinge part 106, a recess 16 which is rotationally symmetrical about the hinge axis S and into which an electrical primary power coil 17 is inserted. It is connected by means of two electrical connecting cables 1 18 to a power voltage supply 19 (see Fig. 3).
  • the bearing bush 15 of the wing hinge part 106 likewise comprises a recess 120 into which a secondary coil 121 is fitted, which is constructed in a manner corresponding to the primary coil 11.
  • the secondary coil 121 is slidably mounted in the recess 120 in the direction of the hinge axis S and is supported by a spring element 122 on the bottom 123 of the recess 120, so that the mutually facing end faces 124, 125 of the primary and the secondary coil 1 17, 121 abut each other ,
  • the primary and secondary coils 1 17, 121 have an outer diameter which corresponds to almost the inner diameter of the bolt receptacles 1 1 3, 1 1 5.
  • the predetermined by the dimensions of the upper frame hinge part 103 and the wing hinge part 106 cross-sectional area of the primary and the secondary coil 1 17, 121 best exploited so as to maximize the inductively transferred from the primary coil 1 17 in the secondary coil 121, electric power.
  • the hinge pin 1 12 over the length over which it is covered by primary and secondary coil 1 17, 121, a constriction 126.
  • a two half-shells made of a sintered ferrite material, for example based on manganese-zinc-ferrite powder, comprehensive sleeve core 141 is introduced.
  • the sleeve core 141 comprehensive hinge pin 1 12 thus serves as a magnetic flux collector.
  • a further recess 127 which is symmetrical to the hinge axis S, is incorporated into the bearing bush 15.
  • the signal transmission coil 128 serves to receive a signal transmission coil 128, which is also referred to as a "second coil.”
  • the signal transmission coil 128 is in turn slidably received in the recess 127 in the direction of the hinge axis S and is supported on its bottom 129 by means of a spring element 130.
  • the signal transmission coil 128 rests against an end face 132 of a further signal transmission coil 134, also referred to as a "first coil", mounted in a corresponding recess 133.
  • the signal transmission coil 134 is connected by means of connecting cables 135 to a signal transmission coil 134.
  • Sliding discs 137, 138 are provided between the lower frame hinge portion 104 and the wing hinge portion 106 to reduce wear caused by pivotal operation of the band.
  • the signal transmission coils 128, 134 have significantly smaller dimensions than the primary and secondary power coils 17, 121, since lower coil volumes are sufficient for signal transmission. Also, in the coverage area of the signal transmission Supply spools 128, 134 in turn provided in a constriction 140 of the hinge pin 1 12 provided sleeve 139 of a two half shells of a sintered ferrite material, for example based on manganese-zinc ferrite powder with a significantly smaller wall thickness than the sleeve core 141 so that ins - Whole the range of signal transmission coils for transmitting larger mechanical forces between wall and frame and wing as the range of the primary and secondary coils 1 17, 121 is suitable.
  • the embodiment of the device 200 with two separate coil pairs for power and signal transmission thus comes to independent inventive importance.
  • a DC power voltage of 12 V or 24 V is provided. It is connected to a switching regulator 145, which transforms this voltage into a supply voltage suitable for generating a required secondary power voltage. Their value is between 12 V and 48 V.
  • the switching regulator 145 is followed by an inverter 1 48, which is also connected to the primary power processor 146.
  • the inverter 148 converts the output voltage of the switching regulator 145 into a preferably rectangular alternating voltage suitable for acting on the primary coil 11, which is 12-22 V in the illustrated exemplary embodiment and has a frequency of 40 kHz and is switched on and off via an on / off switch. Switch 155 is applied to the primary power coil 1 17.
  • the secondary power coil 121 induces about one second continuous secondary power voltage, which is dissipated by means of cables 142 (also referred to as a line) to a secondary one.
  • Power electronics SLE (see Fig. 3) is supplied.
  • the value of the primary power voltage can be varied continuously in four stages and the pulse values can be varied steplessly.
  • the current flowing through the primary power coil is detected by a current measuring device 157 and the measured value is supplied to the primary power processor 146. It comprises a data memory in which the transfer characteristic, ie the dependency of the power available at the secondary coil is stored as a function of the power supplied to the primary power coil and to which of the A secondary performance value associated with a particular primary performance value and vice versa.
  • the secondary power voltage is applied to the input 1 50 of a rectifier 149, which at its output 151 is a DC power voltage for the operation of the secondary side, provided in or on the wing device (see Fig. 9).
  • a voltage limiting device 158 Connected downstream of the rectifier is a voltage limiting device 158, which limits the voltage induced in the secondary power train to a maximum voltage predetermined by the downstream load.
  • the primary power coil 1 17 On the basis of the transmission characteristic stored in the data memory, which is experimentally determined, for example, by measurement series on the device, it is known with which power the primary power coil 1 17 has to be subjected in order to be able to extract a specific power of the secondary power spectrum 121 ,
  • the current flowing through the primary power coil 1 17 is measured by means of the current measuring device 157 and the measured value is supplied to the primary power processor 146.
  • the primary power processor 146 By accessing the data stored in the data memory, the latter generates the secondary power associated with a detected current value and the known primary voltage.
  • the primary power processor 146 drives the inverter 148 to transmit the maximum power.
  • the maximum power is available immediately during the switch-on process, whereby start-up delays, for example motor drives, are avoided.
  • the maximum secondary power is generated by increasing the primary voltage to the maximum value and the maximum pulse width adjuster. Voltage levels that are too high for the respective consumer on the secondary side are blocked by the voltage limiting device 158.
  • the primary power processor 146 uses the current measuring device 157 to determine the power by reducing the primary voltage and / or the pulse width until, after the transfer characteristic stored in the data memory, the secondary power required for the consumer must be present.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Wand und einem an dieser Wand um eine Scharnierachse scharniergelenkig befestigten Flügel, bei dem eine an der Wand befestigte Primär-Leistungsspule (117) und eine an dem Flügel befestigte Sekundär-Leistungsspule (121) vorgesehen sind, wobei eine Primär-Leistungselektronik vorgesehen ist, in welcher eine Übertragungscharakteristik in Form einer Funktion der an der Sekundär-Leistungsspule (121) erhältlichen Leistung in Abhängigkeit von der der Primär-Leistungsspule zugeführten Primärleistung abspeicherbar ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Wand und einem an dieser Wand befestigten Flügel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Wand und einem an dieser Wand um eine Scharnierachse scharniergelenkig befestigten Flügel, bei dem eine an der Wand befestigte Primär-Leistungsspule und eine an dem Flügel befestigte Sekun- där-Leistungsspule vorgesehen sind, die sich mit Hilfe eines Bandbolzens in induktiver Wirkverbindung befinden.
Insbesondere Flügel von Türen für Objekte wie Häuser, Geschäfte oder Produkti- onshallen weisen in zunehmendem Maße die Sicherheit oder den Komfort verbessernde Einrichtungen auf, deren jeweils aktueller Betriebszustand und deren Betätigung durch außerhalb der Tür angeordnete Überwachungs- oder Betätigungseinrichtungen überwacht oder betätigt wird und welche Betriebszustandsänderungen oder eventuell von Sensoren empfangene Signale an die Überwachungs- oder Betätigungseinrichtungen senden.
Beispielhaft sei hier eine in einem Gebäude installierte Einbruchmeldezentrale genannt, die mit an der Tür vorgesehenen Einrichtungen beispielsweise zur Öff- nungs-, Durchbruch-, Verschluss-, Sabotage- oder Motorschlossüberwachung kommuniziert.
Zur Übertragung von entsprechenden Signalen und elektrischen Leitungen zwi- sehen der Überwachungseinrichtung und den an der Tür befindlichen Einrichtungen finden im Stand der Technik vieladrige Kabel Verwendung, die zwischen dem Flügel und dem Rahmen flexibel verlegt und häufig zum Schutz von einem flexiblen Metallschlauch umgeben sind. Diese Kabelübergänge beeinträchtigen das optische Erscheinungsbild erheblich und können beim Schließen des Flügels eingeklemmt werden, was zu Beschädigungen oder sogar zu Zerstörungen der Kabel führen kann. Darüber hinaus stellen die Kabelübergänge hinsichtlich möglicher Manipulationen Schwachstellen dar, weswegen zum Sabotageschutz eine sogenannte Z-Verdrahtung von Senso- ren oder Kontakten auch in dem Kabelübergang verwirklicht ist.
Aus der DE 10 2004 017 341 A1 ist ein Band mit einem eingebauten Trafo für eine kontaktlose Energieübertragung bekannt. Dieses Band umfasst eine in einem Rahmenbandteil angeordnete Primärspule und eine in einem Flügelbandteil ange- ordnete Sekundärspule. Der magnetischen Ankopplung der Sekundärspule an die Primärspule, die in Richtung der Scharnierachse voneinander beabstandet sind, dient ein beide Spulen durchsetzender Eisenkern, der zugleich den Bandbolzen bildet. Zwar ist prinzipiell eine kontaktlose Übertragung von elektrischer Energie und/oder elektrischen Signalen zwischen einer Wand und einem an dieser Wand befestigten Flügel mit dieser Anordnung möglich, eine zumindest nahezu verzögerungsfreie Bereitstellung von Leistung auf der Sekundärseite, wie sie beispielsweise zum Antrieb von Motoren bei einem plötzlichen Leistungsbedarf erforderlich ist, ermöglicht diese Vorrichtung jedoch nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in dieser Hinsicht verbessertes Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Wand und ei- nem an dieser Wand befestigten Flügel, bei dem eine an der Wand befestigte erste Spule und eine an dem Flügel befestigte zweite Spule vorgesehen sind, die sich in induktiver Wirkverbindung befinden, zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren und durch die in Anspruch 3 wiedergegebene Vorrichtung gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der durch die Primär-Leistungsspule fließende elektrische Primärstrom gemessen und der Messwert wird einer Primär- Leistungselektronik zugeführt. In dieser Primär-Leistungselektronik ist ein Datenspeicher vorgesehen, in welchem die Übertragungscharakteristik zwischen der Primär-Leistungsspule und der Sekundär-Leistungsspule, d.h. die an der Sekun- där-Leistungsspule erhältliche Leistung in Abhängigkeit der der Primär- Leistungsspule zugeführten Primärleistung gespeichert ist. Aufgrund dieser Über- tragungscharakteristik ist es bekannt, welche Leistung primärseitig benötigt wird, um sekundärseitig eine bestimmte Leistung zu erhalten.
Wenn sekundärseitig keine elektrische Leistung benötigt wird, mit anderen Worten: Wenn sekundärseitig kein Stromkreis geschlossen ist, wird primärseitig ledig- lieh der Verluststrom gemessen. Da die Übertragungscharakteristik in der Primär- Leistungselektronik hinterlegt ist, ist dieser die an den offenen Enden des Sekundärstromkreises anliegende Spannung bekannt.
Wenn nun sekundärseitig der Leistungsbedarf plötzlich ansteigt, beispielsweise weil zwecks Auslösen einer Funktion ein motorischer Antrieb mit elektrischer Leistung beaufschlagt werden muss, führt dies zu einem Anstieg des Primärstroms. Wird dieser von der Primärleistungselektronik erfasst, steuert diese beispielsweise einen Wechselrichter, der einen Schaltregler und/oder einen Pulsweitenmodulator umfassen kann, so, dass nahezu verzögerungsfrei die Primär-Leistungsspule mit der maximalen Leistung beaufschlagt wird. Dies erfolgt vorzugsweise durch Anlegen der maximal zulässigen Primärspannung und der maximalen Pulsweite der vorzugsweise als Rechteck-Wechselspannung mit einer Frequenz von 40 kHz ausgebildeten Primär-Leistungsspannung. Damit sekundärseitig nicht die durch den sekundärseitigen Verbraucher maximal zulässige Sekundärspannung überschritten wird, ist sekundärseitig eine Span- nungsbegrenzungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher der aufgrund Induktion in der Sekundär-Leistungsspule erzeugte Sekundärspannungswert auf den Maxi- malspannungswert begrenzt wird. Aufgrund dieser Maßnahme fließt sekundärseitig und damit auch primärseitig nur der elektrische Strom, der tatsächlich benötigt wird. Anhand des gemessenen Primärstroms regelt nun die Primär-Leistungs- elektronik die Leistung, mit welcher die Primär-Leistungsspule beaufschlagt wird, herunter, bis nach der abgespeicherten Übertragungscharakteristik sekundärseitig die benötigte Leistung anliegen muss. Dabei wird die Primärleistung vorzugsweise durch Spannungsänderungen in vier Stufen und durch eine stufenlose Pulsweitenveränderung angepasst.
Durch Kenntnis der Übertragungscharakteristik ist bei einem bestimmten, vorbe- kannten Verhältnis von Primärspannung und Pulsweite die sekundärseitige Leistung bekannt. Es muss dann ein bestimmter, vorbekannter Primär-Leistungsstrom fließen.
Wenn nun der gemessene Primärstrom im Wert niedriger als der erwartete fließt, dann ist die bereitgestellte Leistung zu hoch, die Sekundärleistung wird durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung reduziert.
Ist der gemessene Primärstromwert höher, dann ist die bereitgestellte Leistung zu niedrig. Die Primär-Leistungselektronik erhöht dann die bereitgestellte Primärleis- tung durch Erhöhung der Spannung und/oder der Pulsweite nach der abgespeicherten Charakteristik.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Wand und einem an dieser Wand um eine Scharnierachse scharniergelenkig befestigten Flügel umfasst eine an der Wand befestigbare Primär-Leistungsspule, und eine an dem Flügel befestigbare Sekundär-Leistungsspule. Als magnetischer Flussleitkörper zwischen der Primär-Leistungsspule und der Sekundär-Leistungsspule kann ein Bandbolzen dienen. Erfindungsgemäß ist eine Primär-Leistungselektronik vorgesehen, in welcher eine Übertragungscharakteristik in Form einer Funktion der an der Sekundär- Leistungsspule erhältlichen Leistung in Abhängigkeit von der der Primär- Leistungsspule zugeführten Primärleistung abspeicherbar ist. Ferner ist eine Strommesseinrichtung vorgesehen, mit welcher der durch die Primär-Leistungs- spule fließende elektrische Primärstrom messbar und der entsprechende Messwert der Primär-Leistungselektronik zuführbar ist. Schließlich ist eine Einrichtung zur Beeinflussung der Primärleistung vorgesehen, die vorzugsweise einen Schaltregler und/oder einen Pulsweitenmodulator aufweisen kann. Sekundärseitig ist eine Spannungsbegrenzungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher der aufgrund Induktion in der Sekundär-Leistungsspule erzeugte Sekundärspannungswert auf einen vorbestimmten Maximalspannungswert begrenzt wird.
Ferner kann ein die in der Sekundärspule induzierte Sekundär-Leistungsspannung in eine Gleichspannung umwandelnder Gleichrichter vorgesehen sein.
Des Weiteren kann die Primär-Leistungselektronik einen Wechselrichter umfassen. Die Vorrichtung ist dann zum Anschluss an eine wandseitige Gleichspannungsquel le, beispielsweise an einen G leichstromausgang eines Notstrom- gepufferten Netzteils einer Alarmanlage geeignet.
Die Primär-Leistungselektronik kann zur Verbesserung der Betriebssicherheit einen Tiefpass zum Ausfiltern von Störfrequenzen umfassen. Sollten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Primär- und Sekundär- Leistungsspulen auch zur bidirektionalen Signal- oder Datenübertragung dienen, oder hierzu separate erste und zweite Spulen vorhanden sein, so können in einem bestimmten Zeitintervall die Primär-Leistungsspule oder die erste Spule mit m indestens einem ersten Kontrollsignal beaufschlagt und das mindestens eine in der Sekundär-Leistungsspule oder in der zweiten Spule induzierte erste Signal erfasst werden.
Ferner wird in dem oben genannten Zeitintervall die zweite Spule mit mindestens einem zweiten Kontrollsignal beaufschlagt und das mindestens eine in der ersten Spule induzierte zweite Signal wird ebenfalls erfasst. Sollte bei dieser bidirektionalen Signalübertragung eine Spule nicht m it zumindest einem Teil der erwarteten Kontrollsignale beaufschlagt werden oder in den Spulen nicht zumindest ein Teil aufgrund der Kontrollsignale erwarteten, induzierten Signale erfasst werden, so wird ein Alarm- und/oder Störungssignal erzeugt. Wird dieses beispielsweise einer Gefahrenmeldeanlage zur Auslösung eines Alarms übermittelt, so wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Sabotageschutz wesentlich verbessert. Das A- larm- und/oder Störungssignal kann jedoch auch einem sogenannten„Watchdog" zugeführt werden, um so eine Fehlalarmauslösung beim Auftreten einer techni- sehen Störung zu vermeiden.
Wenn nachfolgend von„erster" und„zweiter" Spule die Rede ist, so ist alternativ jeweils auch die Primär- bzw. Sekundär-Leistungsspule gemeint. Versuche haben gezeigt, dass es bei der bidirektionalen Übertragung und Erfassung der Kontrollsignale und der induzierten Signale in Einzelfällen zu Signalstörungen kommen kann. Um zu vermeiden, dass eine derartige Störung jeweils zu einer Alarmauslösung führt, wird vorzugsweise innerhalb des Zeitintervalls die erste und die zweite Spule jeweils mit zwei Kontrollsignalen beaufschlagt. Das Stö- rungssignal wird erst bei Nichtbeaufschlagung oder Nichterfassung von beiden Kontrollsignalen oder beiden induzierten, zweiten Signalen erzeugt. Ein Störungssignal wird mit anderen Worten erst dann ausgelöst, wenn zwei aufeinanderfolgende Kontrollsignalzyklen als fehlerhaft identifiziert werden. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird die erste o- der die zweite Spule nach Erzeugung des induzierten Signals mit einem Respon- se-Kontrollsignal beaufschlagt, welches wiederum in der jeweils anderen Spule ein induziertes Signal erzeugt. Das Zeitintervall, in welchem miteinander korrelierte Signale erzeugt oder erfasst werden, beträgt vorzugsweise zwischen 1 0 ms und 500 ms, besonders bevorzugt etwa 60 ms. Ein Kontrollsignal und ein zugehöriges Response-Kontrollsignal werden vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums von 20 ms bis 100 ms, besonders bevorzugt von etwa 40 ms erzeugt. Das Kontrollsignal kann prinzipiell beliebiger Art sein, die eine Erzeugung eines Signals in der jeweils anderen Spule auf induktive Weise ermöglicht. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Kontrollsignal - besonders bevorzugt auch das Response-Kontrollsignal - durch Modulation einer Trägerspannung erzeugt wird. Hierzu kommen grundsätzlich sämtliche zur Modulation von Signalen bekannten Verfahren in Betracht. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn zur bidirektionalen Übertragung die Trägerspannung durch das Kontrollsignal amplitudenmoduliert und das Response-Kontrollsignal frequenzmoduliert wird. Das Kontrollsignal wird vorzugsweise flügel-, das Response-Kontrollsignal vorzugsweise wandseitig erzeugt.
Die Trägerfrequenz der Trägerspannung ist abhängig von der Ausgestaltung des Spulensystems. Im Falle eines Spulensystem mit Gehäusen und Kernen, die MnZn-Ferrite umfassen, können - je nach MnZn-Material - Trägerfrequenzen von 20 kHz bis 2 MHz zum Einsatz kommen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, Luft- spulen einzusetzen. Die Trägerfrequenzen können dann auch höher sein.
Um den Schutz auch gegen aufwendige Sabotageverfahren zu erhöhen, die beispielsweise eine induktive Ankopplung einer Sabotagespule an die erste Spule anstatt der am Flügel vorgesehenen zweiten Spule beinhalten, sieht eine Weiter- bildung des Verfahrens die Abfrage des Wertes eines flügelseitig angeordneten Kontrollwiderstandes innerhalb des Zeitintervalls vor. Der Kontrollwiderstandswert kann durch eine flügelseitige Meldegruppe imitiert und digitalisiert und wechselkodiert auf die Primärseite übertragen werden. Hierdurch wird ein weiteres Sabotagehindernis geschaffen, da bei einer induktiven Ankopplung zum Zwecke der Ab- kopplung der flügelseitigen Spule auch der Widerstandswert bekannt und das entsprechende Signal erzeugt werden müsste.
Der Abfragewert des Kontrollwiderstandes kann durch Modulation der an der zweiten Spule anliegenden Trägerspannung auf die erste Spule übertragen und dann mit einem Sollwert verglichen werden. Ein zweites Störungssignal kann dann beispielsweise zur Auslösung eines Alarms verwendet werden, wenn der ermittelte Wert einen bestimmten, noch zulässigen Differenzbetrag von einem Referenzwert übersteigt. Versuche haben gezeigt, dass zur Reduzierung des Fehlalarmrisikos der Differenzbetrag von etwa 40% des Widerstandswertes als Schwellenwert gut geeignet ist.
Um eine Sabotagemöglichkeit selbst für den Fall erheblich zu erschweren, dass der den Sabotageakt planenden Person auch der Widerstandswert bekannt ist, werden die ersten und zweiten Spulen vorzugsweise zumindest mit verschlüsselten Kontrollsignalen und Response-Kontrollsignalen beaufschlagt.
Die Möglichkeit der Entschlüsselung durch Unbefugte wird abermals erschwert, wenn - wie besonders bevorzugt - das Kontrollsignal und das Response- Kontrollsignal mit Hilfe eines Wechselcodes verschlüsselt werden.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit gegen Sabotage kann das Verfahren den Verfahrensschritt der gegenseitigen Authentifizierung einer mit der ersten Spule elektrisch verbundenen Primärelektronik und einer mit der zweiten Spule verbun- denen Sekundärelektronik umfassen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens umfasst eine an einer Wand vorgesehene erste Spule, eine an einem Flügel vorgesehene zweite Spule, wobei sich die ersten und zweiten Spulen in induktiver Wirkverbindung befinden, eine mit der ersten Spule verbundene Primärelektronik sowie eine mit der zweiten Spule verbundene Sekundärelektronik, wobei die Primär- und die Sekundärelektronik Mittel zur Erzeugung und Erfassung von Kontrollsignalen und Response-Kontrollsignalen umfassen. Vorzugsweise umfasst die Sekundärelektronik Mittel zur Modulation einer Trägerspannung mit den Kontrollsignalen, vorzugsweise einen Amplitudenmodulator. Die Primärelektronik umfasst vorzugsweise ebenfalls Mittel zur Modulation einer Trägerspannung mit den Response-Kontrollsignalen, vorzugsweise einen Frequenzmodulator. Darüber hinaus sind vorzugsweise Mittel zur Authentifizierung der Primär- und der Sekundärelektronik vorgesehen. Damit die Primär- und die Sekundärelektronik bei geschlossenem Flügel nicht ohne Zerstörungen erreichbar sind, umfassen die Primär- und die Sekundärelektronik jeweils ein Gehäuse, welches zum Einbau in ein Rahmenprofil oder in ein Flügelprofil, insbesondere in Profilaussparungen auf den bei geschlossenem Flügel einander zugewandten Seiten, geeignet ist.
Um einerseits Störungen der Primär- oder der Sekundärelektronik durch äußere elektrische Magnetfelder zu vermeiden, andererseits ein Austreten elektromagnetischer Strahlungen aus den Gehäusen zu verhindern, sind diese vorzugsweise abgeschirmt ausgebildet.
Um Überhitzungen der in den Gehäusen vorgesehenen elektronischen Bauteile, die regelmäßig selbst eine gewisse Wärme entwickeln, zu verhindern, sind die Gehäuse vorzugsweise aus einem Wärme leitenden Material, wegen der Vereinfachung der Herstellung besonders bevorzugt aus einem Wärme leitenden Kunst- Stoffmaterial, hergestellt.
Ferner umfassen die Primär- und die Sekundärelektronik vorzugsweise Modems zur 8-Bit-Kodierung und Dekodierung von zu übertragenden Signalen und Kontrollsignalen. Mit Hilfe dieser Modems können auch von beispielsweise an dem Flügel vorgesehenen Einrichtungen und Sensoren übermittelte Analogsignale moduliert und störungsunempfindlich übertragen werden. Die Primär- und die Sekundärelektronik kann weiterhin jeweils ein BUS-System umfassen, an welches jeweils mehrere Sensoren angeschlossen sein können. Die Übertragung von mit Hilfe der Sensoren bereitgestellten Messwerten oder Betriebszuständen kann dann seriell nach Modulation und Demodulation beispielsweise unter Verwendung von Protokollen, die zum Beispiel dem RS 485 Standard entsprechen können, erfolgen. Die Erfindung soll nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 - schematisch - eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer teilweise aufgerissenen Darstellung der Band- und Flügelteile in einer perspektivischen Ansicht, mit schematisch angedeuteter Primär- und Sekundärelektronik;
Fig. 2 - wiederum schematisch - die Anordnung gemäß Fig. 1 in an einem
Rahmen- und einem Flügelprofil, welches um eine Scharnierachse scharniergelenkig mit dem Rahmen verbunden ist, angebrachten Zustand;
Fig. 3 ein Übersichts-Blockschaltbild dieser Vorrichtung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der rahmenseitigen Primärelektronik dieser Vorrichtung;
Fig. 5 ein Blockschaltbild der flügelseitigen Sekundärelektronik dieser Vorrichtung;
Fig. 6 eine Darstellung eines Längsschnitts durch die Scharnierachse S eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, der zugleich die Funktion eines herkömmlichen Bandes zukommt:
Fig. 7 das Flügelbandteil dieses Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen
Einzelteildarstellung, die auch Wiedergaben der in dem Rahmenbandteil vorgesehenen Spulen umfasst;
Fig. 8 ein Blockschaltbild der rahmenseitigen Primär-Leistungselektronik dieses
Ausführungsbeispiels sowie
Fig. 9 ein Blockschaltbild der flügelseitigen Sekundär-Leistungselektronik dieses
Ausführungsbeispiels. Die in der Zeichnung als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung ist optisch einem sogenannten dreiteiligen Band nachgebildet. Ihr kann - je nach Bedarf - zugleich tragende Scharnierfunktion zukommen und somit ein herkömmliches Band ersetzen. Oder sie dient lediglich der kontaktlosen Übertragung von elektri- scher Energie und/oder elektrischen Signalen und wird zusätzlich zu herkömmlichen Bändern an einer Flügel/Bandanordnung vorgesehen.
Die Vorrichtung 100 umfasst ein Bandteil 1 , welches der Festlegung an einem feststehenden Rahmen R dient. Es weist zwei Scharnierteile 2, 2' auf, die in Längsrichtung einer Scharnierachse S um einen Abstandsraum 3 voneinander beabstandet sind.
Zwischen dem oberen Scharnierteil 2 und dem unteren Scharnierteil 2' ist in dem Abstandsraum 3 das Scharnierteil 4 eines Flügelteils 5 angeordnet, welches bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Flügelrahmen F angebracht ist. Zur Befestigung umfasst das Bandteil 1 Bandbefestigungsteile 6, 6', das Flügelteil 5 ein Flügelbefestigungsteil 7.
Die Scharnierachse S wird definiert durch einen die Scharnierteile 2, 2' und 4 durchsetzenden Bandbolzen 8, der die Scharnierteile in Bandbolzenaufnahmen, die in der Zeichnung der Übersicht halber nicht dargestellt sind, in bekannter Weise durchsetzt.
In dem oberen Scharnierteil 2 des Bandteils 1 ist eine erste elektrische Spule 19 vorgesehen, die von einer Schraubenfeder 18 mit einer gemäß Fig. 1 nach unten wirkenden Federkraft beaufschlagt ist. Die Spule 19 ist mit Hilfe einer zumindest zweiadrigen, vorzugsweise abgeschirmten elektrischen Leitung 17 mit einer Primärelektronik PE verbunden. In das Scharnierteil 4 des Flügelteils 5 ist eine zweite elektrische Spule 20 eingesetzt, welche mit Hilfe einer Schraubenfeder 21 mit einer gemäß Fig. 1 nach oben gerichteten Federkraft beaufschlagt wird. Die ersten und zweiten Spulen liegen unter Wirkung der Schraubenfedern 18, 21 aneinander an. Die zweite Spu le 20 ist über eine zumindest zweiadrige, vorzugsweise abgeschirmte elektrische Leitung 22 mit einer Sekundärelektronik SE verbunden.
Die Primärelektronik PE (Fig. 4) weist einen Primärprozessor 38 mit einem Ein- gang 40 auf, welcher dem Anschluss an eine Energieversorgungsquelle 41 über einen Schaltregler 54, der die von der Energieversorgungsquelle bereitgestellte Spannung in die Betriebsspannung des Primärprozessors umformt, dient. Bei dieser kann es sich - wie in Fig. 3 erkennbar ist - um einen notstromgepufferten Ausgang eines Netzteils 42 einer Gefahrenmeldeanlage 43 handeln. Es stellt eine Versorgungs-Gleichspannung von beispielsweise 13,8 V zur Verfügung. Die Primärelektronik PE umfasst einen Wechselrichter 52, welcher d ie E i ngangs- Gleichspannung in eine zur Beaufschlagung der ersten Spule 19 geeignete Wechselspannung beispielsweise von 12 V und einer Trägerfrequenz von 40 kHz umwandelt.
Der Primärprozessor 38 weist Anschlüsse 44a, 44b auf, an welche beispielsweise Signale von Öffnungs-, Durchbruch-, Verschluss- und Sabotageüberwachungen sowie Steuersignale beispielsweise zur Riegelbetätigung einer Gefahrenmeldeanlage GMA angelegt werden. Diese Steuersignale werden von der Primärelektronik m it Hilfe eines BUS-Systems unter Verwendung beispielsweise von Protokollen, die dem RS 485 Standard entsprechen, in serielle Datensätze umgewandelt.
Auch umfasst der Primärprozessor 38 einen Watchdog, der die Funktionen der Primär- und Sekundärelektroniken sowie der daran angeschlossenen Komponen- ten und Systeme überwacht. Im Falle der Erkennung einer Fehlfunktion wird dies der Gefahrenmeldeanlage als solche signalisiert, um eine Fehlalarmauslösung beim Auftreten der Fehlfunktion zu vermeiden. Ferner kann der Watchdog Programmanweisungen des Primärprozessors 38 zur Problembeseitigung einleiten. Ferner umfasst die Primärelektronik PE einen Modulator 53, mittels welchem die Trägerfrequenz durch die zu übertragenden Datensätze moduliert wird. Die modulierte Trägerspannung liegt an einem Anschluss 45 an und wird über die elektrische Leitung 17 der ersten Spule 19 zugeleitet. In der zweiten Spule 20 wird eine Sekundärspannung induziert und über die Leitung 22 einem Anschluss 46 der Sekundärelektronik SE zugeleitet. Sie umfasst einen Demodulator 55, welcher die durch die Signale modulierte Sekundärspannung demoduliert und die Signale einem Sekundärprozessor 39 beispielsweise einer Öffnungs-, Durchbruch-, Verschluss- oder Sabotageüberwachung Ü übermittelt. An den Sekundärprozessor sind über In/Out-Leitungen Sensoren und Einrichtungen zur Zustandsabfrage und Betätigung angeschlossen.
Der Sekundärprozessor 39 ist mit einer Energieversorgungsquelle 47 verbunden, die beispielsweise eine 12 V Gleichspannung an einem Eingang 48 bereitstellt. Die Energieversorgung der Sekundärelektronik erfolgt also über eine induktiv in der Sekundärspule erzeugte Versorgungsspannung.
Ferner umfasst die Sekundärelektronik SE wiederum einen Modulator 56, welcher von den Sensoren der vorgenannten Überwachungseinrichtungen über Anschlüsse 49 bereitgestellte Signale in serielle Signalpakete in derjenigen der Primärelektronik PE entsprechenden Weise umwandelt. Die so modulierte Trägerspannung wird über die Leitung 22 an die zweite Spule 20 angelegt. Die hierdurch in der ersten Spule 19 induzierte Wechselspannung wird über die Leitung 1 7 der Primär- elektronik PE zugeleitet und in dieser in einem Demodulator 57 demoduliert sowie über Anschlüsse 44 der Gefahrenmeldeanlage GMA zugeführt.
Um eine möglichst störunempfindliche und verlustarme Signalübertragung zu erzeugen, werden die von der Primärseite auf die Sekundärseite zu übertragenden Daten frequenzmoduliert, die von der Sekundär- auf die Primärseite zu übertragende Daten amplitudenmoduliert.
Die somit geschaffene bidirektionale Datenübertragung erfolgt mit einer 8-Bit- Auflösung und einer Übertragungsrate von beispielsweise 9600 baud.
Zur Erhöhung des Sabotageschutzes wird von der Sekundärelektronik SE in einem Zeitintervall von 200 ms ein Kontrollsignalpaket über die Leitungen 22 und 17 sowie die zweiten und ersten Spulen 20 und 19 der Primärelektronik PE übermittelt. Diese quittiert den Empfang des Kontrollsignalpakets durch RückÜbermittlung eines Response-Kontrollsignalpakets an die Sekundärelektronik SE innerhalb eines 40 ms Zeitintervalls. Empfängt die Sekundärelektronik SE innerhalb dieses Zeitintervalls kein Response-Kontrollsignal, so wird nochmalig ein Kontrollsignalpaket an die Primärelektronik gesendet. Sollte die Primärelektronik PE innerhalb des Zeitintervalls von 200 ms kein Kontrollsignalpaket von der Sekundärelektronik SE erhalten, so wird ein Störsignal erzeugt. Dasselbe gilt, wenn zwei aufeinanderfolgende Kontrollsignalpakete fehlerhaft waren.
Um den Sabotageschutz weiter zu erhöhen, wird flügelseitig ein Kontrollwider- stand von der Sekundärelektronik SE imitiert und abgefragt, und mit einem in der Sekundärelektronik hinterlegten Referenzwert verglichen. Weicht der übermittelte Messwert um vorzugsweise 40% von dem Sollwert ab, so wird dies als H inweis auf einen Sabotageversuch gewertet. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird der Primärelektronik PE in diesem Zeitintervall übermittelt.
Die Kontroll- und Response-Kontrollsignalpakete werden zur weiteren Erhöhung der Sicherheit mit Hilfe eines Wechselcodes verschlüsselt, der von der jeweils empfangenden Primärelektronik PE bzw. Sekundärelektronik SE entschlüsselt werden kann.
Am Ausgang 44 wird ein entsprechendes Signal erzeugt.
Die Primärelektronik PE und die Sekundärelektronik SE sind in mechanisch widerstandsfähigen, gut wärmeleitfähigen Gehäusen 50, 51 untergebracht, die lediglich in Fig. 2 schematisch dargestellt sind.
Das Gehäuse 50 der Primärelektronik PE ist in ein wandseitiges Rahmenprofil, das Gehäuse 51 der Sekundärelektronik SE in ein Flügelprofil eingebaut. Der Einbau erfolgt - wie Fig. 2 entnehmbar ist - von den Profilseiten her, die bei ge- schlossenem Flügel einander zugewandt sind. Durch diese Maßnahme sind die Gehäuse 50, 51 von außen nicht sichtbar und können durch einen Sabotagekontakt, der bei einem Entnahmeversuch ein Alarm- und/oder Störungssignal erzeugt, gegen Manipulationen geschützt sein. Um die Sabotagesicherheit weiterhin zu erhöhen, sind gleichwohl die Primärelektronik PE und die Sekundärelektronik SE mit Mitteln zur gegenseitigen Authentifizierung versehen, so dass ein unbemerkter Austausch einer Primär- oder Sekundärelektronik PE, SE durch eine zuvor manipulierte Elektronik zumindest wesent- lieh erschwert ist.
Zur weiteren Erhöhung der Sabotagesicherheit sind Gehäuse der Elektroniken mit Deckel- und/oder Abhebesensoren versehen. Sollten diese ein Öffnen und/oder Abheben des jeweiligen Gehäuses detektieren, wird dieses als Sabotageversuch gewertet und am Ausgang 44 ein entsprechendes Signal erzeugt.
Das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient in erster Linie der Signalübertragung. Die zum Betrieb der Sekundärelektronik benötigte elektrische Leistung wird ebenfalls induktiv in der Sekundärspule induziert. Regelmäßig sind zur Betätigung der sekundärseitigen Vorrichtungen jedoch höhere elektrische Leistungen erforderlich, als von der Primär- in der Sekundärspule bei Aufrechterhaltung der Signalübertragung induzierbar sind. In diesem Falle wird eine separate elektrische Leistungsversorgung für die Betätigung der sekundärseitigen Vorrichtungen benötigt.
Diese elektrische Leistungsversorgung erfolgt bei dem in Fig. 6 ff dargestellten Ausführungsbeispiel, welches als Ganzes m it 200 bezeichnet ist, ebenfalls durch induktive Ankopplung. Diese Vorrichtung (200) ist als sogenanntes dreiteiliges Band ausgebildet. Es umfasst ein Rahmenbandteil 101 , welches ein Bandteil 102 der Vorrichtung 200 bildet und welches der Festlegung an einer feststehenden Wand W bzw. an einem feststehenden Rahmen dient. Das Rahmenbandteil 101 weist zwei Scharnierteile 103, 104 auf, die in Längsrichtung einer Scharnierachse S voneinander um einen Abstandsraum 105 voneinander beabstandet sind. Zwischen dem oberen Scharnierteil 103 und dem unteren Scharnierteil 104 ist in dem Abstandsraum 105 das Scharnierteil 106 eines Flügelbandteils 107 angeordnet, welches bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ein an dem Flügel F befestigbares Flügelteil 108 bildet. Die Scharnierachse S wird definiert durch einen die Scharnierteile 103, 1 04 und 1 06 in Bolzenaufnahmen 109, 1 1 0 und 1 1 1 durchsetzenden Bandbolzen 1 12. Er ist in den Bandbolzenaufnahmen 109, 1 1 1 der Scharnierteile 103, 104 des Rahmendbandteils 1 01 in bekannter Weise senkrecht zur Scharnierachse S justierbar mit H ilfe von Lagerbuchsen 1 1 3, 1 14 gelagert, die aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sind.
Der Lagerung des Bandbolzens 1 12 in der Bandbolzenaufnahme 1 10 des Flügelscharnierteils 1 06 dient eine Lagerbuchse 1 1 5, die wiederum aus einem Kunst- stoff-Lagerwerkstoff gefertigt ist.
Die Lagerbuchse 1 13 des oberen Rahmenscharnierteils 103 weist in ihrem zum Flügelscharnierteil 106 hin weisenden Bereich eine um die Scharnierachse S rotationssymmetrische Ausnehmung 1 16 auf, in welche eine elektrische Primärleis- tungsspule 1 17 eingesetzt ist. Sie ist mit Hilfe zweier elektrischer Anschlusskabel 1 18 mit einer Leistungsspannungsversorgung 1 19 (s. Fig. 3) verbunden.
Die Lagerbuchse 1 15 des Flügelscharnierteils 106 umfasst auf der der Primärspule 1 17 zugewandten Seite ebenfalls eine Ausnehmung 120, in die eine Sekundär- spule 121 eingepasst ist, welche in einer der Primärspule 1 17 entsprechenden Weise aufgebaut ist.
Die Sekundärspule 121 ist in Richtung der Scharnierachse S verschiebbar in der Ausnehmung 120 gelagert und stützt sich über ein Federelement 122 am Boden 123 der Ausnehmung 120 ab, so dass die einander zugewandten Stirnseiten 124, 125 der Primär- und der Sekundärspule 1 17, 121 aneinanderliegen.
Die Primär- und Sekundärspulen 1 17, 121 weisen einen Außendurchmesser auf, der nahezu dem Innendurchmesser der Bolzenaufnahmen 1 1 3, 1 1 5 entspricht. Hierdurch wird die durch die Abmessungen des oberen Rahmenscharnierteils 103 und des Flügelscharnierteils 106 vorgegebene Querschnittsfläche von der Primär- und der Sekundärspule 1 17, 121 bestmöglich ausgenutzt, um so die induktiv von der Primärspule 1 17 in die Sekundärspule 121 übertragbare, elektrische Leistung zu maximieren. Zum Zwecke der Verbesserung der Ankopplung von Primär- und Sekundärspule 1 17, 121 weist der Bandbolzen 1 12 über die Länge, über die er von Primär- und Sekundärspule 1 17, 121 überdeckt ist, eine Einschnürung 126 auf. In dieser Ein- schnürung ist ein zwei Halbschalen aus einem gesinterten Ferritmaterial, beispielsweise auf Basis von Mangan-Zink-Ferrit-Pulver, umfassender Hülsenkern 141 eingebracht. Der den Hülsenkern 141 umfassende Bandbolzen 1 12 dient somit als magnetischer Flussleitkörper. In dem der Sekundärspule 121 gegenüberliegenden Bereich des Flügelscharnierteils 106 ist in die Lagerbuchse 1 15 eine weitere, zur Scharnierachse S symmetrische Ausnehmung 127 eingearbeitet. Sie dient der Aufnahme einer Signalübertragungsspule 128, die auch als„zweite Spule" bezeichnet ist. Die Signalübertragungsspule 128 ist wiederum in Richtung der Scharnierachse S verschiebbar in der Ausnehmung 127 aufgenommen und stützt sich an deren Boden 129 mit Hilfe eines Federelements 130 ab.
Mit der dem Federelement 130 gegenüberliegenden Stirnseite 131 liegt die Signalübertragungsspule 128 an einer Stirnseite 132 einer weiteren, in einer entspre- chenden Ausnehmung 133 gelagerten Signalübertragungsspule 134, auch„erste Spule" genannt, an. Die Signalübertragungsspule 134 ist mit Hilfe von Anschlusskabeln 135 mit einer Primärelektronik PE verbunden (s. Fig. 3). Die Wirkungsweise und Ausgestaltung der Signalübertragungsspulen und der Primär- und Sekundärelektroniken entsprechend denjenigen der anhand der Vorrichtung 100 erläu- terten.
Zwischen dem unteren Rahmenscharnierteil 104 und dem Flügelscharnierteil 106 sind Gleitscheiben 137, 138 vorgesehen, um den durch eine Schwenkbetätigung des Bandes hervorgerufenen Verschleiß zu verringern.
Wie insbesondere in Fig. 6 und 7 erkennbar ist, weisen die Signalübertragungsspulen 128, 134 deutlich geringere Abmessungen als die Primär- und Sekundär- Leistungsspulen 1 17, 121 auf, da für die Signalübertragung geringere Spulenvolumina ausreichend sind. Auch ist die im Überdeckungsbereich der Signalübertra- gungsspulen 128, 134 wiederum in einer Einschnürung 140 des Bandbolzens 1 12 vorgesehene Hülse 139 aus einem zwei Halbschalen aus einem gesinterten Ferritmaterial, beispielsweise auf Basis von Mangan-Zink-Ferrit-Pulver mit einer erheblich geringeren Wandstärke als der Hülsenkern 141 ausgestattet, so dass ins- gesamt der Bereich der Signalübertragungsspulen zur Übertragung größerer mechanischer Kräfte zwischen Wand- bzw. Rahmen und Flügel als der Bereich der Primär- und Sekundärspulen 1 17, 121 geeignet ist. Der Ausgestaltung der Vorrichtung 200 mit zwei separaten Spulenpaaren zur Leistungs- und zur Signalübertragung kommt somit selbständige erfinderische Bedeutung zu.
Von einer Leistungsspannungsversorgung einer Gefahrenmeldeanlage wird eine Leistungs-Gleichspannung von 12 V oder 24 V zur Verfügung gestellt. Sie liegt an einem Schaltreger 145 an, welcher diese Spannung in eine zur Erzeugung einer benötigten Sekundärleistungsspannung geeignete Versorgungsspannung um- formt. Ihr Wert liegt zwischen 12 V und 48 V. Dem Schaltregler 145 nachgeschaltet ist ein Wechselrichter 1 48, der auch an den Primär-Leistungsprozessor 146 angeschlossen ist. Der Wechselrichter 148 formt die Ausgangsspannung des Schaltreglers 145 in eine zur Beaufschlagung der Primärspule 1 17 geeignete, vorzugsweise rechteckförmige Wechselspannung um, die bei dem dargestellten Aus- führungsbeispiel 12 - 22 V beträgt und eine Frequenz von 40 kHz aufweist und über einen Ein/Aus-Schalter 155 an der Primärleistungsspule 1 17 anliegt. Es wird in der Sekundär-Leistungsspule 121 - von Übertragungsverlusten und Phasenverschiebungen abgesehen - etwa e i n e e n ts p re ch e n d e S e ku n d ä r- Leistungsspannung induziert, die m it Hilfe von Kabeln 142 (auch als Leitung be- zeichnet) einer Sekundär-Leistungselektronik SLE (s. Fig. 3) zugeführt wird. Um die in der Sekundär-Leistungsspule 121 induzierte Leistung variieren zu können, können - wie in Fig. 8 symbolisiert ist - der Wert der Primär-Leistungsspannung in vier Stufen und die Pulswerte stufenlos variiert werden. Der durch die Primär- Leistungsspule fließende Strom wird durch eine Strommesseinrichtung 157 erfasst und der Messwert dem Primär-Leistungsprozessor 146 zugeführt. Er umfasst einen Datenspeicher, in dem die Übertragungscharakteristik, d.h. die Abhängigkeit der an der Sekundärspule erhältlichen Leistung in Abhängigkeit der der Primär- Leistungsspule zugeführten Leistung abgespeichert ist und von welchem der zu einem bestimmten Primär-Leistungswert gehörende Sekundär-Leistungswert und umgekehrt abrufbar sind.
Die Sekundär-Leistungsspannung liegt am Eingang 1 50 eines Gleichrichters 149 an, welcher an seinem Ausgang 151 eine Leistungs-Gleichspannung für die Betätigung der sekundärseitigen, im oder am Flügel vorgesehenen Vorrichtung dient (siehe Fig. 9). Dem Gleichrichter nachgeschaltet ist eine Spannungsbegrenzungs- einrichtung 158, die die in der Sekundär-Leistungsspuie induzierte Spannung auf einen durch den nachgeschalteten Verbraucher vorgegebene Maximalspannung begrenzt.
Aufgrund der in dem Datenspeicher abgespeicherten Übertragungscharakteristik, die beispielsweise durch Messreihen an der Vorrichtung experimentell bestimmt wird, ist bekannt, m it welcher Leistung die Primär-Leistungsspule 1 17 beauf- schlagt werden muss, um eine bestimmte Leistung der Sekundär-Leistungsspuie 121 entnehmen zu können. Der durch die Primär-Leistungsspule 1 17 fließende Strom wird mit Hilfe der Strommesseinrichtung 157 gemessen und der Messwert dem Primär-Leistungsprozessor 146 zugeführt. Dieser erm ittelt durch Zugriff auf die dem Datenspeicher abgelegten Daten die zu einem erfassten Stromwert und der bekannten Primärspannung gehörige Sekundärleistung.
Wird keine Sekundärleistung abgefordert, ist also der Sekundärstromkreis offen, wird primärseitig lediglich der Verluststrom gemessen. Über die in dem Datenspeicher abgelegte Übertragungscharakteristik ist die am Sekundärausgang anliegen- de Spannung bekannt. Wenn nun sekundärseitig der Leistungsbedarf ansteigt, führt dies zum Anstieg des Primärstroms. Dann steuert der Primär- Leistungsprozessor 146 den Wechselrichter 148 so an, dass die maximale Leistung übertragen wird. Sekundärseitig steht somit sofort beim Einschaltvorgang die Maximalleistung zur Verfügung, wodurch Anlaufverzögerungen beispielsweise motorische Antriebe vermieden werden. Die maximale Sekundär-Leistung wird durch Erhöhen der Primär-Spannung auf den Maximalwert und Einsteller der maximalen Pulsweite erzeugt. Sekundärseitig möglicherweise für den jeweiligen Verbraucher zu hohe Spannungswerte werden mit Hilfe der Spannungsbegren- zungseinrichtung 158 blockiert. Es fließt sekundärseitig - und somit auch primär- seitig - nur derjenige Strom, der von dem sekundärseitigen Verbraucher tatsächlich benötigt wird. Über die mit Hilfe der Strommesseinrichtung 157 erfasste Primärstrommessung regelt der Primär-Leistungsprozessor 146 die Leistung durch Reduzierung der Primärspannung und/oder der Pulsweite so weit herunter, bis nach der in dem Datenspeicher abgelegten Übertragungscharakteristik am Sekundärausgang die für den Verbraucher benötigte Sekundärleistung anliegen muss.
Bezugszeichenliste:
100 Vorrichtung
1 Bandteil
2, 2' Scharnierteile
3 Abstandsraum
4 Scharnierteil
5 Flügelteil
6, 6' Wandbefestigungsteile
7 Flügelbefestigungsteil
8 Bandbolzen
17 elektrische Leitung
18 Schraubenfeder
19 erste Spule
20 zweite Spule
21 Schraubenfeder
22 elektrische Leitung
38 Primärprozessor
39 Sekundärprozessor
40 Eingang
41 Energieversorgungsquelle
42 Netzteil
43 Gefahrenmeldeanlage
44 Anschlüsse
45 Anschluss
46 Anschluss
47 Energieversorgungsquelle
48 Eingang
49 Anschlüsse
50 Gehäuse
51 Gehäuse
52 Wechselrichter
53 Modulator
54 Schaltregler 55 Demodulator
56 Modulator
57 Demodulator
F Flügelrahmen
R Rahmen
S Scharnierachse
PE Primärelektronik
GMA Gefahrenmeldeanlage
SE Sekundärelektronik
200 Vorrichtung
101 Rahmenbandteil
102 Bandteil
103 Scharnierteil
104 Scharnierteil
105 Abstandsraum
106 Scharnierteil
107 Flügelbandteil
108 Flügelteil
109 Bolzenaufnahme
1 10 Bolzenaufnahme
1 1 1 Bolzenaufnahme
1 12 Bandbolzen
1 13 Lagerbuchse
1 14 Lagerbuchse
1 15 Lagerbuchse
1 16 Ausnehmung
7 Primär-Leistungsspule
1 18 Anschlusskabel
1 19 Leistungsspannungsversorgung
120 Ausnehmung
121 Sekundär-Leistungsspule
122 Federelement
123 Boden
124 Stirnseite
125 Stirnseite 126 Einschnürung
127 Ausnehmung
28 Signalübertragungsspule
129 Boden
130 Federelement
131 Stirnseite
132 Stirnseite
33 Ausnehmung
134 Signalübertragungsspule
135 Anschlusskabel
137 Gleitscheibe
138 Gleitscheibe
139 Hülse
140 Einschnürung
141 Hülse
142 Kabel
144 Kabel
145 Schaltreger
146 Primär-Leistungsprozessor
148 Wechselrichter
149 Gleichrichter
150 Eingang
151 Ausgang
155 Schalter
157 Strommesseinrichtung
158 Spannungsbegrenzungseinrichtung
F Flügel
S Scharnierachse
Ü Sensoren und Einrichtungen
W Wand
WD Watchdog
PLE Primär-Leistungselektronik
SLE Sekundär-Leistungselektronik

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Wand (W) und einem an dieser Wand (W) um eine Scharnierachse (S) scharniergelenkig befestigten Flügel (F), bei dem eine an der Wand (W) befestigte Primär-Leistungsspule (1 17) und eine an dem Flügel (F) befestigte Sekundär-Leistungsspule (121 ) vorgesehen sind, die sich in induktiver Wirkverbindung befinden,
dadurch gekennzeichnet,
dass der durch die Primär-Leistungsspule (1 17) fließende elektrische Primärstrom gemessen und der Messwert einer Primär-Leistungselektronik (PLE), in welcher die Übertragungscharakteristik gemäß der an der Sekundär-Leistungsspule (121 ) erhältlichen Leistung als Funktion der der Primär- Leistungsspule (1 17) zugeführten Primärleistung gespeichert ist, zugeführt wird,
dass bei einem Anstieg des Primärstroms die Primär-Leistungsspule (1 17) mit der maximal vorgesehenen Leistung beaufschlagt wird,
dass die in der Sekundär-Leistungsspule (121 ) induzierte Sekundär- Leistungsspannung auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt wird, und dass anhand des dann gemessenen Primärstroms die Leistung, mit der die Primär-Leistungsspule (1 17) beaufschlagt wird, soweit reduziert wird, bis nach der in der Primär-Leistungselektronik (PLE) gespeicherten Übertragungscharakteristik in der Sekundär-Leistungsspule (121 ) die benötigte Leistung induziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Leistung, mit der die Primär-Leistungsspule beaufschlagt wird, durch Variation der Primärspannung und durch Variation der Pulsweite der vorzugsweise als Rechteckwechselspannung ausgebildeten Primärspannung bewirkt wird.
Vorrichtung (200) zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Wand (W) und einem an dieser Wand (W) um eine Scharnierachse (S) scharniergelenkig befestigten Flügel (F), mit einer an der Wand befestigten Primär-Leistungsspule (1 17), mit einer an dem Flügel befestigten Sekundär-Leistungsspule (121 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) eine Primär-Leistungselektronik (PLE), in welcher eine Übertragungscharakteristik in Form einer Funktion der an der Sekundär- Leistungsspule (121 ) erhältlichen Leistung in Abhängigkeit von der der Primär-Leistungsspule zugeführten Primär-Leistung abspeicherbar ist, eine Strommesseinrichtung (157), mit welcher der durch die Primär- Leistungsspule (1 17) fließende elektrische Strom messbar und der Messwert der Primär-Leistungselektronik (PLE) zuführbar ist,
eine Einrichtung zur Beeinflussung der Primärleistung, mit welcher die Primär-Leistungsspule (1 17) beaufschlagt wird,
und eine Spannungsbegrenzungseinrichtung (158), mittels welcher der aufgrund Induktion in der Sekundär-Leistungsspule (121 ) erzeugte Sekundär- spannungswert auf einen vorbestimmten Maximalspannungswert begrenzt wird, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Beeinflussung der Primärleistung einen Schaltregler (145) und/oder einen einen Pulsweitenmodulator aufweisenden Wechselrichter (148) umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein die in der Sekundärspule (121 ) induzierte Sekundär-Leistungsspannung in eine Gleichspannung umwandelnder Gleichrichter (149) vorgesehen ist.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9602167B2 (en) * 2012-03-28 2017-03-21 Triune Systems, LLC Remote energy transfer system
US10854378B2 (en) 2009-02-23 2020-12-01 Triune Ip Llc Wireless power transmittal
US9973241B2 (en) 2012-12-21 2018-05-15 Dr. Hahn Gmbh & Co. Kg Method and device for transmitting electric power and signals between a stationary wall and a leaf pivotably mounted on said wall
DE102012112854A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Dr. Hahn Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Leistung und von Signalen zwischen einer feststehenden Wand und einem schwenkbar an dieser Wand befestigten Flügel
AT513878B1 (de) * 2013-01-17 2017-11-15 Baumann/Holding/1886 Gmbh Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung elektrischer Leistung
US20180283078A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Erosh Damboragama Motorized door hinge system and method
US10808447B2 (en) 2017-04-25 2020-10-20 Masonite Corporation Emergency door closing device
US10283952B2 (en) 2017-06-22 2019-05-07 Bretford Manufacturing, Inc. Rapidly deployable floor power system
US11174664B2 (en) 2018-03-20 2021-11-16 Masonite Corporation Door positioning system
CN110676943A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 泰科电子(上海)有限公司 电气设备
US20200131824A1 (en) * 2018-10-31 2020-04-30 JKO Improvements LLC Automatic Emergency Door Closure
DE102019206334A1 (de) * 2019-05-03 2020-11-05 BSH Hausgeräte GmbH Haushaltsgerät mit Energieübertragungseinrichtung
US11643868B2 (en) * 2021-07-07 2023-05-09 Trysit Nitidharmatut Household door with integrated display and various power routing conduits
CN113669358B (zh) * 2021-08-30 2022-08-30 腾壶科技(东莞)有限公司 一种活动铰接结构及其展开和折叠方法
CN113937905A (zh) * 2021-10-29 2022-01-14 中国石油天然气集团有限公司 一种共享磁芯双通道无线电能传输耦合装置制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3738894A1 (de) * 1987-11-16 1989-06-01 Fuss Fritz Gmbh & Co Glasbruchmelder
CN2144261Y (zh) * 1992-10-20 1993-10-20 迟绍辉 电磁感应式热水器加热装置
EP1340302B1 (de) * 2000-12-01 2013-01-09 SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG Verfahren zum schutz mindestens eines verbrauchers vor überspannungen und eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE20305769U1 (de) 2003-04-09 2003-10-30 Staude Wolfgang Scharnier mit eingebautem Trafo für kontaktlose Energieübertragung
EP1977162B1 (de) * 2006-01-23 2010-10-13 Razeto Design´n Innovation SRL Leuchtgriff für türen, einrichtungsgegenstände, transportmittel und dergleichen
US8004235B2 (en) * 2006-09-29 2011-08-23 Access Business Group International Llc System and method for inductively charging a battery
EP2206129A4 (de) * 2007-10-09 2016-03-09 Powermat Technologies Ltd Induktives strombereitstellungssystem
JP5375032B2 (ja) * 2008-11-04 2013-12-25 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送装置の設計方法
JP4835697B2 (ja) * 2009-01-08 2011-12-14 パナソニック電工株式会社 非接触電力伝送回路
US8294302B2 (en) * 2009-05-15 2012-10-23 Hanchett Entry Systems, Inc. System for providing power and data transmission between a door and a frame

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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