УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ВОРОТ
DEVICE FOR CONTROL OF GATES DRIVE

Настоящее изобретение относится к устройству для управления приводом ворот, содержащему устройство измерения пути для регистрации положения ворот и/или привода ворот и подачи соответствующего сигнала положения ворот, а также управляющее устройство для управления приводом ворот в зависимости от абсолютного значения сигнала положения ворот и, по меньшей мере, одной опорной точки.
Управление приводом ворот этого рода, работающее как с абсолютным значением характеризующего положение ворот измерительного сигнала пути, так и с опорными точками, известно из DE 19522622 С2. Описанному здесь приводу ворот придано устройство измерения пути, содержащее вращающийся потенциометр, вращаемый в соответствии с движением привода ворот. Посредством потенциометра в соответствии с движением ворот подается периодический сигнал положения ворот, абсолютное значение которого из-за его периодичности неоднозначно указывает, однако, положение ворот. Чтобы, тем не менее, однозначно определить положение ворот, подсчитывают максимумы и минимумы сигнала потенциометра и рассматривают их как виртуальные опорные точки. Определение положения ворот происходит тогда с помощью подсчитанных опорных точек, а также следующего за соответствующей опорной точкой абсолютного значения сигнала потенциометра. У этого известного привода ворот требуется, однако, относительно сложная обработка сигнала потенциометра. Во-первых, необходимо определить, а затем подсчитать минимумы и максимумы. К тому же точность определения положения и соответственно точность управления приводом ворот скорее ограничены, поскольку вне опорных точек точное определение положения происходит только с помощью аналогового сигнала потенциометра.
Во избежание такого определения опорных точек в WO 02/04775 А1 предложено предусмотреть для регистрации положения ворот или привода ворот датчик абсолютных значений, сигнал которого всегда однозначно указывает положение ворот. Используют индуктивно работающий датчик абсолютных значений, который отображает положение ворот или привода ворот в постоянно монотонно возрастающий или постоянно монотонно убывающий сигнал положения ворот. Дополнительно к этому датчику абсолютных значений в WO 02/04775 А1 может быть использован также сам по себе известный инкрементный датчик, который при движении ворот вырабатывает соответствующие импульсы пути, подсчитываемые затем для соответствующего управления приводом ворот. При этом предусмотрено, что управляющее устройство использует либо сигнал абсолютного значения, либо инкрементный сигнал для управления приводом. Между сигналом абсолютного значения и инкрементным сигналом переключение происходит методом временного объединения. В частности, при остановке ворот должен быть использован сигнал абсолютного значения индуктивного датчика абсолютных значений, тогда как при движениях привода ворот управляющее устройство прибегает к сигналам инкрементного датчика. При этом могут возникнуть, однако, обычные у инкрементных управляющих устройств проблемы с эксплуатацией, такие как ошибки при подсчете сигналов, объеме данных и т.д.
В основе изобретения лежит поэтому задача создания усовершенствованного устройства управления приводом ворот, которое предотвращало бы недостатки уровня техники и модифицировало его предпочтительным образом. Преимущественно с помощью простой обработки сигналов должно быть обеспечено лишенное ошибок и тонкое управление приводом ворот.
Согласно изобретению эта задача решается посредством устройства по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются объектом зависимых пунктов.
В противоположность известному родовому уровню техники, который, как и в изобретении, привлекает для управления приводом ворот как абсолютное значение сигнала положения ворот, так и опорные точки, в настоящем изобретении отсутствует сложное определение максимумов и минимумов сигнала, а также подсчет таких максимумов и минимумов абсолютного сигнала положения ворот. Вместо определения в абсолютном сигнале положения ворот сложным образом опорных точек настоящее изобретение предлагает два отдельных сигнала, а именно, с одной стороны, абсолютный сигнал положения ворот и преимущественно цифровой сигнал опорной точки. Устройство измерения пути выполнено, по меньшей мере, двухканальным и содержит датчик абсолютных значений для подачи сигнала абсолютного значения по первому каналу и датчик опорных значений для подачи нескольких сигналов опорных точек по второму каналу. Управляющее устройство определяет по обоим сигналам в равной мере управляющий сигнал для управления приводом ворот. Соответствующий сигнал опорной точки с помощью соответствующего синхронного зарегистрированного сигнала абсолютного значения отличают от других сигналов опорных точек. Исходя от соответственно определенной опорной точки, управляющее устройство управляет тогда приводом ворот. За счет комбинированного использования сигнала абсолютного значения и отдельно выработанного сигнала опорной точки возникают различные возможности. Во-первых, можно иначе, чем в WO 02/04775 А1, использовать также не постоянно монотонные сигналы абсолютных значений. Для однозначного определения положения ворот следует лишь обеспечить, чтобы комбинация соответствующего сигнала опорного значения и синхронно зарегистрированного абсолютного значения положения ворот была однозначной. Для этого возможным было бы предусмотреть, по меньшей мере, два различных типа сигналов опорных точек. С другой стороны, можно также работать только с одним типом сигналов опорных точек, т.е. при переезде различных опорных точек вырабатывается всегда одинаковый сам по себе сигнал опорной точки, когда датчик абсолютных значений подает однозначно дискретный по всему пути перемещения сигнал абсолютного значения. По сравнению с DE 19522622 С2 за счет комбинации сигнала абсолютного значения с отдельным сигналом опорной точки можно отказаться от сложной обработки сигналов, т.е. от определения максимумов и минимумов и их подсчета.
В усовершенствование изобретения устройство измерения пути выполнено трехканальным. Дополнительно к сигналам абсолютного значения и опорной точки посредством инкрементного датчика по третьему каналу при движении ворот или привода ворот вырабатывают импульсы пути. Управляющее устройство подсчитывает с определенной опорной точки эти инкрементные импульсы пути и управляет приводом ворот в зависимости от числа подсчитанных импульсов пути. За счет использования этих трех измерительных сигналов пути, т.е. сигнала абсолютного значения, сигнала опорной точки и инкрементных импульсов пути, в комбинации между собой можно достичь преимуществ отдельных систем управления, однако устранить их недостатки. С помощью сигнала абсолютного значения происходит, так сказать, грубое управление, т.е. число опорных точек может отличаться друг от друга простым образом. К тому же обычные проблемы управляющих устройств с опорной точкой и инкрементных управляющих устройств при нарушении электроснабжения или отсоединенном ручном приводе больше не играют никакой роли. Управляющее устройство всегда, по меньшей мере, грубо знает, в каком положении находятся ворота. С другой стороны, за счет импульсов пути инкрементного датчика обеспечивается точное управление, которого никогда не удалось бы достичь с всегда ограниченным разрешением сигнала абсолютного значения. При этом за счет обращения к опорным точкам упрощается обработка сигналов инкрементного датчика.
Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения датчик абсолютных значений и датчик опорных точек объединены в один датчик. В частности, может быть предусмотрен двухканальный датчик пути, в который интегрированы названные датчик абсолютных значений и датчик опорных точек. Дополнительно к этому двухканальному датчику пути отдельно может быть предусмотрен также инкрементный датчик сигналов пути.
В качестве датчика абсолютных значений в усовершенствованном варианте изобретения может быть предусмотрен потенциометр, который преимущественно по всему пути перемещения ворот и/или привода ворот подает однозначно дискретный сигнал абсолютного значения. В качестве датчика опорных точек может быть предусмотрен выключатель напряжения. Выполнение датчика абсолютных значений в виде потенциометра и датчика опорных точек в виде выключателя напряжения обеспечивает простым образом интегрирование обоих этих модулей в один датчик.
Предпочтительным образом датчик пути содержит перемещаемый в соответствии с движением ворот и/или привода ворот элемент датчика сигналов, посредством которого могут приводиться в действие датчик абсолютных значений и датчик опорных точек. Элемент датчика сигналов может нести, в частности, два ползунка, один из которых приводит в действие схему потенциометра, а другой - выключатель напряжения.
В предпочтительном усовершенствовании изобретения схема потенциометра и образующая выключатель напряжения схема расположены в виде концентрических окружностей на подложке, по отношению к которой названный элемент датчика сигналов установлен с возможностью вращения. Упомянутый элемент датчика сигналов вращают в соответствии с движением ворот или привода ворот по подложке, приводя при этом в действие схему потенциометра, вырабатывающую сигнал абсолютного значения, и образующую выключатель напряжения схему, которая выдает опорные точки для соответствующего движения ворот.
Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью предпочтительного примера его осуществления и соответствующих чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: схематично связанный с воротами привод и устройство для управления им согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;
- фиг.2: схематично двухканальный измерительный датчик пути устройства для управления приводом ворот из фиг.1, причем на обеих диаграммах под изображением измерительного датчика пути показаны сигналы обоих каналов измерительного датчика пути по пути перемещения.
Изображенный на фиг.1 привод 1 ворот известным сам по себе образом может быть связан через редуктор 2 и кинематическую цепь 3 с подвижными гаражными, ангарными или садовыми воротами 4, причем садовые, ангарные или гаражные ворота 4 могут быть выполнены подвижными различным образом, например в виде распашных, сдвижных, секционных ворот и т.п.
Как показано на фиг.1, положение привода 1 ворот и тем самым самих ворот 4 регистрируют посредством устройства 5 измерения пути, которое, в свою очередь, содержит приданный непосредственно приводу 1 ворот инкрементный датчик 6 и включенный в кинематическую цепь 3 измерительный датчик 7 пути. Измерительный датчик 7 пути подает при этом, с одной стороны, сигнал абсолютного значения, однозначно дискретный по всему пути ворот 4, а с другой стороны - несколько опорных точек в виде сигналов.
С помощью сигналов инкрементного датчика 6 и измерительного датчика 7 пути управляющее устройство 10 управляет приводом 1 ворот для их остановки нужным образом в открытом и закрытом положениях, а также, при необходимости, в промежуточных положениях и возвратно-поступательного движения между этими положениями.
Измерительный датчик 7 пути на фиг.2 изображен более подробно. Он выполнен двухканальным, причем один канал выполнен в виде датчика 8 абсолютных значений, тогда как второй канал работает как датчик 9 опорных точек. В частности, в измерительный датчик 7 пути интегрированы потенциометр, образующий датчик 8 абсолютных значений, и выключатель напряжения, образующий датчик 9 опорных точек.
Датчик 8 абсолютных значений и датчик 9 опорных точек могут быть нанесены в виде соответственно двух колец или сегментов колец разных радиусов с концентричным расположением на образующий несущую подложку 12 материал платы. Материалом основы для кольцеобразного покрытия может быть при этом медь, которую дополнительно покрывают проводящим слоем. В частности, для защиты от коррозии и истирания кольца могут быть покрыты низкоомным слоем проводящей пасты. Резистивное кольцо образующего датчик 8 абсолютных значений потенциометра может быть нанесено также в виде проводящей пасты, преимущественно, однако, без нижележащего медного слоя. Легирование проводящей пасты может быть выполнено линейным с возрастающим значением сопротивления.
Два соседних кольца, образующих, с одной стороны, датчик 8 абсолютных значений, а с другой стороны - датчик 9 опорных точек, замыкаются накоротко ползунком из металла, причем внутреннее кольцо служит коллектором. Ползунки могут быть размещены на общем элементе 11 датчика сигналов, установленном с возможностью вращения относительно кольцевого устройства, и именно в соответствии с движением ворот, так что приведение в действие датчика 8 абсолютных значений и датчика 9 опорных точек может происходить синхронно. В соответствии с этим обработка обоих сигналов в управляющем устройстве 10 может происходить синхронно.
Сигналы, вырабатываемые потенциометром, образующим датчик 8 абсолютных значений, и выключателем, образующим датчик 9 опорных точек, изображены на двух диаграммах на фиг.2. Сигнал потенциометра является линейно возрастающим преимущественно по пути привода ворот или самих ворот. Сигналы датчика 9 опорных точек являются дискретными цифровыми сигналами опорных точек. Изображенный на фиг.2 измерительный датчик 7 пути выполнен и связан с приводом 1 ворот или самими воротами 4 с возможностью вращения элемента 11 датчика сигналов и закрепленных на нем ползунков из положения открывания ворот в положение их закрывания немного менее чем на 360°, т.е. весь путь привода ворот отображается во вращении менее чем на 360°. Сигнал потенциометра измерительного датчика 7 пути обеспечивает при соответствующем монтаже грубо определенное положение ворот, причем эта информация имеется в распоряжении постоянно непосредственно после включения питающей сети и гарантирует, что не произойдет никаких опасных поездок за счет переезда конечных положений. Точное разрешение и тем самым определяющую путь информацию получают посредством сигнала выключателя измерительного датчика 7 пути в комбинации с зависимыми от частоты вращения импульсами инкрементного датчика 6, связанного с приводом 1 ворот. Импульсы частоты вращения подсчитывают с определенной опорной точки и путем сравнения заданных и фактических значений определяют достижение желаемого положения ворот, в частности открытое и закрытое конечные положения, а также, при необходимости, определенные промежуточные положения. Сигнал выключателя измерительного датчика 7 пути служит калибровочной меткой для устройства 5 измерения пути.
Предпочтительным образом система не требует юстировки или настройки устройства измерения пути, поскольку можно использовать любой участок потенциометра. Допускается перебег за обозначенные на фиг.2 положения 0 и 360°. Пока весь путь меньше 360°, можно определить или использовать любую начальную и конечную точки. В противоположность уровню техники сигнал потенциометра необязательно должен быть постоянным, т.е. постоянно возрастающим или постоянно убывающим.