DE102006033712A1

DE102006033712A1 - Steuerung für elektrisch verstellbare Möbel

Info

Publication number: DE102006033712A1
Application number: DE102006033712A
Authority: DE
Inventors: Walter Koch
Original assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Current assignee: Logicdata Electronic and Software Entwicklungs GmbH
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-01-31
Also published as: AU2007275167A1; CA2657889A1; WO2008009679A1; EP2044683A1; US8072181B2; US20090185403A1

Abstract

Eine Steuerung für elektrisch verstellbare Möbel umfasst einen Netzspannungsbereich (1) und einen Kleinspannungsbereich (2), die galvanisch getrennt sind. Eine gleichrichtende Versorgungseinrichtung (10), die im Netzspannungsbereich (1) angeordnet ist, dient zur Erzeugung einer an Versorgungsanschlüssen (11) anliegenden gleichgerichteten Spannung aus einer Netzwechselspannung. An einem im Netzspannungsbereich (1) angeordneten ersten Motoranschluss (20) ist in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals (MS1) die an den Versorgungsanschlüssen (11) anliegende gleichgerichtete Spannung abgebbar. Die Steuerung umfasst ferner eine erste Steuerungseinrichtung (30), die im Netzspannungsbereich (1) angeordnet ist und einen Bedienanschluss (32) und einen ersten Steuerausgang (31) zur Abgabe des ersten Steuersignals (MS1) aufweist. Eine im Kleinspannungsbereich (2) angeordnete Bedieneinrichtung (40) ist über eine galvanisch trennende Kopplung (50) an dem Bedienanschluss (32) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für elektrisch verstellbare Möbel sowie eine Verwendung der Steuerung
In der heutigen Zeit werden viele Tische, insbesondere Schreibtische mit Tischplatten angeboten, bei denen die Höhe der Tischplatte über einen speziellen Antrieb verstellbar ist. Auch Betten, beispielsweise Komfortbetten oder Krankenhausbetten, lassen sich über elektrische Antriebe etwa in Höhe oder Neigungswinkel des Bettes einstellen.
Dabei ist es möglich, Gleichstrommotoren für den Antrieb einzusetzen, die mit einer Niederspannung von etwa 12 V bis 24 V betrieben werden. Dafür wird die Netzspannung, in Europa üblicherweise bei etwa 230 V liegend, über einen Transformator in den niedrigeren Spannungsbereich der Gleichstrommotoren herabgesetzt und über eine Gleichrichterschaltung in eine Gleichspannung umgewandelt. Ein Ansteuern der Motoren kann durch ein gesteuertes Verbinden der Motoren mit der niedrigen Gleichspannung erfolgen. Hierzu lässt sich eine mit Bedienelementen gekoppelte Steuerplatine einsetzen, die beispielsweise gemeinsam mit dem Transformator und der Gleichrichterschaltung angeordnet sein kann. Für diese Art der Steuerung ist es jedoch erforderlich, einen oder mehrere Transformatoren vorzusehen, die wegen der hohen Leistungsaufnahme der Elektromotoren entsprechend groß zu dimensionieren sind und daher einen nicht zu vernachlässigenden Kostenfaktor für die Herstellung einer derartigen Steuerung darstellen.
Eine weitere Möglichkeit für einen Antrieb bei elektrisch verstellbaren Möbeln besteht in der Verwendung von Wechselstrommotoren, die mit der Netzwechselspannung betrieben werden können. Dabei werden die Wechselstrommotoren nicht geregelt und erhalten nur die Versorgungsspannung aus dem Wechselstromnetz durchgeschaltet. Dadurch entfällt aber die Möglichkeit einer Regelung des Antriebs. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn mehrere Motoren gleichzeitig und synchronisiert angesteuert werden sollen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung für elektrisch verstellbare Möbel anzugeben, die kostengünstig und aufwandsarm hergestellt werden kann und dennoch eine exakte Steuerung von Motoren ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung für die Steuerung anzugeben.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Steuerung für elektrisch verstellbare Möbel einen Netzspannungsbereich und einen Kleinspannungsbereich, die galvanisch getrennt sind. Eine gleichrichtende Versorgungseinrichtung, die im Netzspannungsbereich angeordnet ist, dient zur Erzeugung einer an Versorgungsanschlüssen (11) anliegenden gleichgerichteten Spannung aus einer Netzwechselspannung. An einem ersten Motoranschluss, der ebenfalls im Netzspannungsbereich angeordnet ist, ist in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals die an den Versorgungsanschlüssen anliegende gleichgerichtete Spannung abgebbar. Eine erste Steuerungseinrichtung weist einen Bedienanschluss und einen ersten Steuerausgang zur Abgabe des ersten Steuersignals auf. Auch die erste Steuerungseinrichtung ist im Netzspannungsbereich angeordnet. Eine im Kleinspannungsbereich angeordnete Bedieneinrichtung ist über eine galvanisch trennende Kopplung an den Bedienanschluss der ersten Steuerungseinrichtung angeschlossen.
Durch die Trennung der Steuerung in einen Netzspannungsbereich und einen Kleinspannungsbereich kann erreicht werden, dass die Bedieneinrichtung, die beispielsweise einem menschlichen Anwender zugänglich ist, mit einer für Menschen ungefährlichen niedrigen Spannung betrieben werden kann, die im Bereich von einigen wenigen Volt liegt. Somit wird verhindert, dass der Anwender mit der höheren Spannung im Netzspannungsbereich, die in Europa beispielsweise aus den circa 230 Volt und in Nordamerika aus den circa 115 Volt der jeweiligen Netzwechselspannung resultiert, in Berührung kommt und so einen elektrischen Schlag erfährt.
Gleichzeitig ermöglicht die Bereitstellung der Gleichspannung an den Versorgungsanschlüssen der Versorgungseinrichtung eine präzise Steuerung einer an einem Gleichstrommotor abgegebenen Spannung. Zudem kann auf den Einsatz eines für hohe Leistungen ausgelegten Transformators verzichtet werden, da die Versorgungseinrichtung direkt die von einem Wechselspannungsversorgungsnetz bereitgestellte Netzwechselspannung in die Gleichspannung umwandelt.
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können für die gleichrichtende Versorgungseinrichtung etwa herkömmliche Gleichrichter mit Gleichrichterdioden oder gesteuerte Transistorbrücken eingesetzt werden.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise zusätzliche Sensoren für die Erfassung von verschiedenen Zuständen eines am Motoranschluss angeschlossenen Motors vorgesehen werden, etwa für einen Motorstrom oder eine Motordrehzahl. Dies ermöglicht eine noch genauere Steuerung beziehungsweise Regelung des angeschlossenen Motors.
In der Steuerung können auch weitere Motoranschlüsse für weitere Motoren vorgesehen werden, die sich über die Steuerungseinrichtung unabhängig steuern beziehungsweise regeln lassen.
Da bei den hohen Spannungen im Netzspannungsbereich, insbesondere den Gleichspannungen der Steuerung starke elektrische Felder auftreten können, ist es möglich, zur Abschirmung der elektrischen Felder für Leitungen im Netzspannungsbereich, die die hohe Spannung führen, eine Schirmung vorzusehen, die beispielsweise als Folienschirmung mit metallischer Folie oder mit einem metallischen Netzgeflecht ausgeführt ist. Wenn die Steuerung in einem Gehäuse, beispielsweise einem Kunststoffgehäuse eingebaut ist, kann auch eine metallische Folie oder eine metallische Platte, die mit einem Bezugspotenzialanschluss wie etwa einem gemeinsamen Erdanschluss verbunden ist, an wenigstens einer Seite des Gehäuses, beispielsweise im Innenbereich des Gehäuses an der Oberseite angebracht werden.
Eine erfindungsgemäße Steuerung lässt sich beispielsweise bei einem elektrisch höhenverstellbaren Tisch, etwa einem Schreibtisch oder einer Werkbank einsetzen. Ferner kann eine erfindungsgemäße Steuerung auch bei elektrisch verstellbaren Betten verwendet werden, wie zum Beispiel bei Komfortbetten oder Betten im Krankenhaus- beziehungsweise Pflegebereich.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung,
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung,
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung und
7 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuerung für elektrisch verstellbare Möbel. Dabei ist eine gleichrichtende Versorgungseinrichtung 10 mit vier für eine Zweiweggleichrichtung verschalteten Dioden D und einem Glättungskondensator C vorgesehen. Der Gleichrich ter 10 ist eingangsseitig mit Netzanschlüssen 12 gekoppelt. Ein Motoranschluss 20 ist mit einem Pol direkt und mit dem anderen Pol über einen Transistor 23 an Versorgungsanschlüssen 11 des Gleichrichters 10 angeschlossen. Der negative Pol der Versorgungsanschlüsse 11 ist mit einem Bezugspotenzialanschluss GND verbunden.
Eine erste Steuerungseinrichtung 30 weist einen ersten Steuerausgang 31 auf, über den ein erstes Steuersignal MS1 an den Steueranschluss des Transistors 23 abgegeben werden kann. Am Motoranschluss 20 ist ein elektrischer Motor 60 angeschlossen, der vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgeführt ist. Der Gleichrichter 10, der erste Motoranschluss 20 sowie die erste Steuerungseinrichtung 30 sind in einem Netzspannungsbereich 1 angeordnet, der für Spannungen im Bereich von etwa 100 bis 400 Volt ausgelegt ist.
Eine Bedieneinrichtung 40, die in einem Kleinspannungsbereich 2 angeordnet ist, ist über eine galvanisch trennende Kopplung 50 an einen Bedienanschluss 32 der Steuerungseinrichtung 30 angeschlossen. Die galvanisch trennende Kopplung 50 kann beispielsweise als Optokoppler aber auch als Infrarotverbindung oder Funkverbindung ausgeführt sein. Die galvanisch trennende Kopplung 50 ist in der dargestellten Ausführungsform im Netzspannungsbereich 1 angeordnet. Sie kann jedoch auch an einer Stelle zwischen Netzspannungsbereich 1 und Kleinspannungsbereich 2 vorgesehen werden. Es sollte lediglich gewährleistet werden, dass der Kleinspannungsbereich 2 galvanisch nicht in Berührung mit den höheren Spannungen des Netzspannungsbereichs 1 kommt.
Die Bedieneinrichtung 40 weist ein Sensormittel 41 auf, über welches ein Anwender Steuerbefehle übermitteln kann. Das ers te Sensormittel 41 ist in diesem Ausführungsbeispiel als einfacher Schalter beziehungsweise Drucktaster ausgeführt, kann aber durch andere Sensoren ersetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Über die Netzanschlüsse 12 wird der Steuerung beziehungsweise dem Gleichrichter 10 eine Netzwechselspannung, beispielsweise aus einem herkömmlichen Wechselspannungsversorgungsnetz zugeführt. Durch den Gleichrichter 10 wird die Netzwechselspannung in eine gleichgerichtete und geglättete Gleichspannung umgewandelt und an den Versorgungsanschlüssen 11 zur Verfügung gestellt. Die Zweiweggleichrichtung, die hier als Brückengleichrichter ausgeführt ist, kann dabei auch durch andere Gleichrichterschaltungen ersetzt werden, beispielsweise Mittelpunktgleichrichter oder aufwandsarme Einweggleichrichter.
Die erste Steuerungseinrichtung 30 ist eingerichtet, in Abhängigkeit von Signalen am Bedienanschluss 32, welche von der Bedieneinrichtung 40 übermittelt werden, ein erstes Steuersignal MS1 zur Steuerung des Transistors 23 zu erzeugen. Beispielsweise erzeugt die Steuerungseinrichtung 30 ein pulsweitenmoduliertes Signal, welches den Transistor 23 periodisch aufsteuert. Dadurch liegt am Motoranschluss 20 im zeitlichen Mittel eine Gleichspannung an, die von der an den Versorgungsanschlüssen 11 bereitgestellten Gleichspannung und dem Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Steuersignals MS1 abhängt. Dies führt zu einer Drehung des Motors beziehungsweise einer Bewegung des Antriebs für ein elektrisch verstellbares Möbelstück.
Die gezeigte Steuerung bietet damit sowohl die Möglichkeit einer exakten Steuerung eines elektrischen Motors als auch einen Schutz eines Anwenders vor einer gefährlichen Spannung aus dem Netzspannungsbereich 1. Zudem kann auf einen für hohe Leistungen ausgelegten Transformator zur Spannungsversorgung des Motors verzichtet werden.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung, in der die gleichrichtende Versorgungseinrichtung 10 eine Transistorbrücke mit Transistoren T1, T2, T3, T4 umfasst. Ein erster Pfad mit den Transistoren T1, T3 und ein zweiter Pfad mit den Transistoren T2, T4 sind zwischen die Netzanschlüsse 12 zur Zuführung der Netzwechselspannung geschaltet. Die Steueranschlüsse der Transistoren T1, T2, T3, T4 sind mit einem ersten Steuerausgang 31 der ersten Steuerungseinrichtung 30 gekoppelt. Verbindungsknoten der jeweils zwei in Reihe geschalteten Transistoren T1, T2, T3, T4 bilden die Versorgungsanschlüsse 11 der gleichgerichteten Spannung. Weiterhin ist von der Versorgungseinrichtung 10 ein Wechselspannungssensor 14 umfasst, der mit einem Wechselspannungssensoreingang 38 der ersten Steuerungseinrichtung 30 gekoppelt ist.
Durch eine wechselseitige Ansteuerung der Transistoren T1, T2 beziehungsweise der Transistoren T3, T4 wird die Netzwechselspannung als gleichgerichtete, unipolare Spannung an den Versorgungsanschlüssen 11 beziehungsweise dem Motoranschluss 20 abgegeben. Um dies synchron zur Phasenlage der Netzwechselspannung erfolgen zu lassen, kann die Phasenlage über den Wechselspannungssensor 14 erfasst werden. Beispielsweise werden die Transistoren T1, T2 während einer positiven Halbwelle angesteuert und die Transistoren T3, T4 während einer negativen Halbwelle. Um die Polarität der Spannung am Motoranschluss 20 und damit die Drehrichtung des Motors zu ändern, wird die Ansteuerung vertauscht, so dass die Transistoren T3, T4 während einer positiven Halbwelle und die Transistoren T1, T2 während einer negativen Halbwelle angesteuert werden. Ein Strompfad für den Strom über den Motoranschluss 20 wird somit wechselweise durch die Transistoren T1, T2 und die Transistoren T3, T4 gebildet.
Die Ansteuerung kann auch nur während eines Abschnitts einer Halbwelle erfolgen, um die effektive Spannung am Motoranschluss einzustellen.
In einer Ausgestaltung der Ausführungsform ist zwischen die Versorgungsanschlüsse 11 ein Glättungskondensator C geschaltet.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung. Dabei ist neben dem ersten Motoranschluss 20 ein zweiter Motoranschluss 20a vorgesehen, der zur Spannungsversorgung eines zweiten Motors 61 dient. Analog zum ersten Motoranschluss 20 ist der zweite Motoranschluss 20a über einen Transistor 23a mit den Versorgungsanschlüssen 11 gekoppelt. Weiterhin sind in den Strompfaden der Motoren 60, 61 Stromsensoren 21, 21a geschaltet, die hier als spezielle Widerstände zur Strommessung ausgeführt sind, welche auch als Shunt bezeichnet werden. Der erste Stromsensor 21 beziehungsweise der zweite Stromsensor 21a sind eingerichtet zum Messen eines Motorstroms über den ersten Motoranschluss 20 beziehungsweise über den zweiten Motoranschluss 20a und über eine Messleitung mit einem ersten beziehungsweise zweiten Stromsensoranschluss 33, 33a der ersten Steuerungseinrichtung 30 gekoppelt.
Die erste Steuerungseinrichtung weist einen Analog/Digital-Umsetzer 35 zur Umsetzung der analogen Signale der Stromsensoren 21, 21a in digitale Signale auf.
Der zweite Transistor 23a ist mit einem zweiten Steuerausgang 31a der ersten Steuerungseinrichtung 30 gekoppelt. Am zweiten Steuerausgang 31a wird in gleicher Weise wie beim ersten Steuerausgang 31 ein zweites Steuersignal MS2 zur Steuerung des Transistors 23a abgegeben, welches sich vom ersten Steuersignal MS1 unterscheiden kann. Anstelle der Transistoren 23, 23a können auch andere steuerbare Schaltelemente eingesetzt werden.
Weiterhin sind ein erster und ein zweiter Drehzahlsensor 22, 22a vorgesehen, die zum Messen einer Drehzahl der an den Motoranschlüssen 20, 20a angeschlossenen Motoren 60, 61 eingerichtet sind. Die Drehzahlsensoren 22, 22a weisen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen Hallsensor auf. Es können jedoch auch weitere Hallsensoren für die Drehzahlsensoren 22, 22a vorgesehen werden, die beispielsweise für eine Bestimmung der Drehrichtung eingesetzt werden.
Durch die Rückführung von Informationen über die durch die Motoren 60, 61 fließenden Ströme und die Drehzahlen der Motoren 60, 61 kann ein Regelkreis gebildet werden, der eine exakte Regelung der Bewegung der Antriebe ermöglicht. Somit lässt sich beispielsweise der Antrieb von Motoren, die zwar theoretisch gleich aufgebaut sind aber herstellungsbedingt geringfügige Abweichungen haben, synchronisiert ansteuern. Ebenso lassen sich unterschiedliche Bewegungen beziehungsweise Auslenkungen aufgrund von unterschiedlichen mechanischen Belastungen der Motoren ausgleichen.
Zudem sind eine erste und eine zweite Schalteinrichtung 24, 24a zur Änderung einer Polarität der am ersten und zweiten Motoranschluss 20, 20a abgebbaren Gleichspannung vorgesehen, die jeweils mit einem ersten beziehungsweise zweiten Polaritätsausgang 36, 36a der ersten Steuerungseinrichtung 30 gekoppelt sind. Die Schalteinrichtungen 24, 24a umfassen dabei jeweils Schalter 241, 242 beziehungsweise 241a, 242a die jeweils gemeinsam schaltbar sind und somit eine Spannungs- beziehungsweise Stromrichtung durch die Motoren 60, 61 beeinflussen können. Dadurch wird es beispielsweise möglich, die Drehrichtung der Motoren 60, 61 einzustellen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Spannungsversorgungseinrichtung 70 zur Versorgung der Bedieneinrichtung 40 mit einer gleichgerichteten Niederspannung vorgesehen. Die Spannungsversorgungseinrichtung 70 umfasst hierbei einen Transformator 71, der die Netzwechselspannung in eine Niederspannung, die für den Betrieb der Bedieneinrichtung benötigt wird, umsetzt, sowie einen Gleichrichter 72. Der Transformator 71 hat nur eine geringe Leistung zu übertragen und ist deshalb klein und kostengünstig. Die Spannungsversorgungseinrichtung 70 kann auch zur Energieversorgung der ersten Steuerungseinrichtung 30 vorgesehen sein. Dabei kann der Transformator 71 zur elektrisch getrennten Abgabe einer ersten und einer zweiten Niederspannung eingerichtet sein, wodurch die galvanische Trennung des Netzspannungsbereichs 1 und des Kleinspannungsbereichs 2 gewährleistet bleibt.
Sowohl die Bedieneinrichtung 40 als auch die erste Steuerungseinrichtung 30 können auch über andere Versorgungsquellen mit einer Betriebsspannung versorgt werden, beispielsweise über Batterien, Akkus oder andere von der Netzwechselspan nung unabhängigen Versorgungsquellen. Ebenso können Schaltnetzteile zur Versorgung eingesetzt werden.
Die Bedieneinrichtung 40 umfasst neben dem als Taster ausgeführten ersten Sensormittel 41 einen zweiten Taster 42. Die Schaltzustände der Taster 41, 42 werden über Optokoppler 51, 52 der galvanisch trennenden Kopplung 50 an den Bedienanschluss 32 der ersten Steuerungseinrichtung 30 übermittelt.
Die Erzeugung der Steuersignale MS1, MS2 erfolgt in der Steuerungseinrichtung 30, die beispielsweise als Mikrocontroller ausgeführt ist. Die Bedieneinrichtung 40 dient in diesem Ausführungsbeispiel lediglich zur Übermittlung von Tastbefehlen des Anwenders.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung. Dabei ist im Netzspannungsbereich 1 eine Transistorbrücke mit Transistoren 231, 232, 233, 234 vorgesehen ist, die zwei an die Versorgungsanschlüsse 11 angeschlossene Pfade mit jeweils zwei in Reihe geschalteten Transistoren 231, 232, 233, 234 aufweist. Die Steueranschlüsse der Transistoren 231, 232, 233, 234 sind mit dem ersten Steuerausgang 31 gekoppelt. Die Verbindungsknoten der zwei jeweils in Reihe geschalteten Transistoren 231, 232 beziehungsweise 233, 234 bilden den ersten Motoranschluss 20.
Durch eine gleichzeitige Ansteuerung der Transistoren 231, 234 beziehungsweise der Transistoren 232, 233 wird die Gleichspannung des Gleichrichters 10 am Motoranschluss 20 abgegeben. Um die Polarität der Spannung am Motoranschluss 20 und damit die Drehrichtung des Motors zu ändern, wird die Ansteuerung vertauscht, so dass entweder die Transistoren 231, 234 oder die Transistoren 232, 233 angesteuert werden. Ein Strompfad für den Strom über den Motoranschluss 20 wird somit alternativ durch die Transistoren 231, 234 oder die Transistoren 232, 233 gebildet. Als Steuersignal MS1 kann wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 ein pulsweitenmoduliertes Signal verwendet werden, das jeweils alternativ den Transistoren 231, 234 oder den Transistoren 232, 233 zugeführt wird.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung. Dabei umfasst die Bedieneinrichtung 40 eine zweite Steuerungseinrichtung 43, die zur Steuerung wenigstens des ersten Motoranschlusses 20 eingerichtet ist. Ein zweiter Motoranschluss 20a ist in der gezeigten 3 nur exemplarisch dargestellt. Die Drehzahlsensoren 22, 22a sind über Anschlüsse 44, 44a an die zweite Steuerungseinrichtung 43 angeschlossen, die beispielsweise als Mikrocontroller ausgeführt ist. Auch die Schaltzustände der Taster 41, 42 werden über die zweite Steuerungseinrichtung 43 aufgenommen.
Die erste und zweite Steuerungseinrichtung 30, 43 sind über eine serielle Verbindung über die galvanisch trennende Kopplung 50 gekoppelt. Die Kopplung 50 umfasst einen ersten Optokoppler 51 zur Übertragung von Daten von der zweiten zur ersten Steuerungseinrichtung 43, 30 sowie einen zweiten Optokoppler 53 zur Übertragung von Daten von der ersten zur zweiten Steuerungseinrichtung 30, 43. Die Kopplung 50 stellt somit eine bidirektionale Verbindung zwischen den Steuerungseinrichtungen 30, 43 dar. Die Verbindung kann alternativ auch als unidirektionale Verbindung ausgeführt sein.
Die Stromsensoren 21, 21a sind, wie auch in 3 gezeigt, mit der ersten Steuerungseinrichtung 30 gekoppelt. Die Informationen aus den Stromsensoren 21, 21a können somit über die Kopplung 50 an die zweite Steuerungseinrichtung 43 übermit telt werden. Eine Regelung der Spannungen an den Motoranschlüssen 20, 20a beziehungsweise der Motoren 60, 61 kann somit vollständig in der zweiten Steuerungseinrichtung 43 erfolgen, während die erste Steuerungseinrichtung 30 die Steuersignale MS1, MS2 in Abhängigkeit der von der zweiten Steuerungseinrichtung 43 übermittelten Informationen erzeugt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gleichrichter 10 über ein Netztrennrelais 13 mit den Netzanschlüssen 12 zur Zuführung der Netzwechselspannung gekoppelt. Die Steuerung des Netztrennrelais erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über die zweite Steuerungseinrichtung 43. Da die Spannungsversorgungseinrichtung 70 fest mit den Netzanschlüssen 12 gekoppelt ist, bleibt die zweite Steuerungseinrichtung 43 mit Spannung versorgt, auch bei einer Trennung des Gleichrichters 10 von den Netzanschlüssen 12 über das Netztrennrelais 13.
Durch die Trennung des Netzspannungsbereich 1 von der Netzwechselspannung wird dieser völlig stromlos geschaltet. Dadurch ergibt sich eine höhere elektrische Sicherheit für den Anwender. Beispielsweise wird die Netzwechselspannung durch das Netztrennrelais 13 bei Stillstand der Motoren vom Netzspannungsbereich getrennt.
Ein Netztrennrelais 13 kann auch in einem Ausführungsbeispiel gemäß einer der 1 bis 4 eingesetzt werden. Dabei erfolgt eine Ansteuerung des Netztrennrelais 13 zum Öffnen des Relais, das heißt zum Trennen von der Netzwechselspannung durch die erste Steuerungseinrichtung. Da diese nach dem Trennen unter Umständen ebenfalls von der Spannungsversorgung getrennt ist, beispielsweise bei einer Versorgung aus dem Netzspannungsbereich 1, ist es in diesem Fall erforderlich, dass ein Schließen des Relais, das heißt ein Verbinden mit der Netzwechselspannung über eine Steuerspannung aus dem Bereich der Bedieneinrichtung 40 erfolgt.
6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung, bei dem der Gleichrichter 10 über ein Netztrennrelais 13 mit den Netzanschlüssen 12 zur Zuführung der Netzwechselspannung gekoppelt ist. Eine Ansteuerung des Netztrennrelais 13 erfolgt über eine Relaissteuerung 130. Die Relaissteuerung 130 weist einen ersten Eingang 131 zum Zuführen eines Steuersignals zum Schließen des Relais 13 und einen zweiten Eingang 132 zum Zuführen eines Steuersignals zum Öffnen des Relais 13 auf. Der zweite Eingang 132 ist mit einem Relaissteuerausgang 37 der Steuerungseinrichtung 30 gekoppelt, so dass eine Stromfreischaltung des Netzspannungsbereichs 1 durch die erste Steuerungseinrichtung 30 erfolgen kann. Der erste Eingang 131 ist mit dem Ausgang eines Oder-Gatters 45 der Bedieneinrichtung 40 gekoppelt, an welches eingangsseitig die Taster 41, 42 angeschlossen sind. Somit lässt sich das Netztrennrelais 13 durch eine Oder-Schaltung von Signalen der Taster 41, 42 ansteuern und die Stromversorgung für den Netzspannungsbereich 1 anschalten.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerung. Dabei sind der Netzspannungsbereich 1 und der Kleinspannungsbereich 2 in einem Gehäuse 100 angeordnet, wobei für Netzspannungsbereich 1 und Kleinspannungsbereich 2 auch getrennte Gehäuse vorgesehen werden können. Die Spannungsversorgungseinrichtung 70 umfasst einen Transformator 71 mit einer ersten und einer zweiten Sekundärwicklung, denen jeweils ein Gleichrichter 72 nachgeschaltet ist, so dass Versorgungsspannungen für die Bedieneinrichtung 40 und die erste Steuerungseinrichtung 30 elektrisch sicher getrennt voneinander abgegeben werden können.
Die Leitungen vom Netzgleichrichter 10 zu den Motoranschlüssen 20, 20a, an denen die üblicherweise relativ hohe gleichgerichtete Netzwechselspannung anliegt, sind mit einer Schirmung SH versehen. Allgemeiner ausgedrückt ist es vorteilhaft, wenn die Leitungen vom Gleichrichter 10 zu den Versorgungsanschlüssen 11 und/oder die Leitungen von den Versorgungsanschlüssen 11 zu den Motoranschlüssen 20, 20a eine Schirmung SH aufweisen. Die Schirmung kann dabei ein metallisches Netzgeflecht oder eine metallische Folie umfassen. Eine derartige Schirmung kann aber grundsätzlich für alle Leitungen im Netzspannungsbereich 1 vorgesehen werden.
Darüber hinaus ist auf wenigstens einer Seite des Gehäuses 100 eine metallische Folie 110 angebracht, die mit einem Bezugspotenzialanschluss GND verbunden ist. Die metallische Folie oder alternativ eine metallische Platte sollte dabei so angebracht sein, dass ein elektrisches Feld, welches unter Umständen im Betrieb durch die Leitungen im Netzspannungsbereich 1 erzeugt wird, zum Anwender hin abgeschirmt wird. Daher kann es ausreichend sein, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, die metallische Folie 110 ausschließlich in dem Netzspannungsbereich anzubringen. Die Folie 110 kann sich aber auch über den gesamten Bereich des Gehäuses, umfassend den Netzspannungsbereich 1 und den Kleinspannungsbereich 2, erstrecken.
Mit der Folie 110 lassen sich Grenzwerte des elektrischen Felds, die beispielsweise durch Vorschriften für elektrisch verstellbare Möbel festgelegt sind, einhalten.
Auch die Leitungen von den Motoranschlüssen 20, 20a zu den hier nicht gezeigten Motoren 60, 61 sollten eine entsprechende Schirmung aufweisen.
Neben den in den Ausführungsbeispielen gezeigten Möglichkeiten, einen oder zwei Motoren anzusteuern, können mit einer erfindungsgemäßen Steuerung auch weitere Motoren angesteuert werden. Wenn die Motoren beispielsweise an einem Tisch mit vier Tischbeinen jeweils an einem höhenverstellbaren Tischbein angebracht sind, lassen sich die beispielsweise benötigten vier Motoren gleichzeitig über die erfindungsgemäße Steuerung ansteuern. Vorteilhaft erfolgt dabei eine Rückkopplung von Motordaten, etwa über jeweilige Drehzahlsensoren und/oder Stromsensoren. Dies ermöglicht wiederum eine synchrone Ansteuerung der Motoren und damit ein gleichmäßiges Anheben des Tisches.
Bei der Verwendung der Steuerung mit elektrisch verstellbaren Betten ist es möglich, verschiedene Bewegungsrichtungen beziehungsweise Einstellmöglichkeiten des Betts über verschiedene Motoren zu steuern. Auch dabei ist es möglich, dass mehrere Motoren beziehungsweise eine Gruppe von Motoren gleichzeitig angesteuert werden.

1: Netzspannungsbereich
2: Kleinspannungsbereich
10: gleichrichtende Versorgungseinrichtung
11: Versorgungsanschlüsse
12: Netzanschlüsse
13: Netztrennrelais
14: Wechselspannungssensor
20, 20a: Motoranschluss
21, 21a: Stromsensor
22, 22a: Drehzahlsensor
23, 23a: Transistor
231, 232, 233, 234: Transistor
T1, T2, T3, T4: Transistor
24, 24a: Schalteinrichtung

241, 242: Schalter
242a, 242a: Schalter
30, 43: Steuerungseinrichtung
31, 31a: Steuerausgang
32: Bedienanschluss
33, 33a: Stromsensoranschluss
34, 34a: Drehzahlsensoranschluss
35: Analog/Digitalumsetzer
36, 36a: Polaritätsausgang
37: Relaissteuerausgang
38: Wechselspannungssensoreingang
40: Bedieneinrichtung
41, 42: Sensormittel
44, 44a: Drehzahlsensoranschluss
45: Oder-Gatter
50: Kopplung
51, 52, 53: Optokoppler
60, 61: Motor
70: Spannungsversorgungseinrichtung
71: Transformator
72: Gleichrichter
100: Gehäuse
110: Folie
130:: Relaissteuerung
131, 132: Eingang Relaissteuerung
C: Glättungskondensator
D: Gleichrichterdiode
MS1, MS2: Steuersignal
SH: Schirmung

Claims

Steuerung für elektrisch verstellbare Möbel, umfassend – einen Netzspannungsbereich (1) und einen Kleinspannungsbereich (2), die galvanisch getrennt sind; – eine gleichrichtende Versorgungseinrichtung (10), die im Netzspannungsbereich (1) angeordnet ist und eine an Versorgungsanschlüssen (11) anliegende gleichgerichtete Spannung aus einer Netzwechselspannung erzeugt; – einen ersten Motoranschluss (20), der im Netzspannungsbereich (1) angeordnet ist und an dem in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals (MS1) die an den Versorgungsanschlüssen (11) anliegende gleichgerichtete Spannung abgebbar ist; – eine erste Steuerungseinrichtung (30), die im Netzspannungsbereich (1) angeordnet ist und einen Bedienanschluss (32) und einen ersten Steuerausgang (31) zur Abgabe des ersten Steuersignals (MS1) aufweist; und – eine im Kleinspannungsbereich (2) angeordnete Bedieneinrichtung (40), die über eine galvanisch trennende Kopplung (50) an den Bedienanschluss (32) der ersten Steuerungseinrichtung (30) angeschlossen ist.
Steuerung nach Anspruch 1, bei der zur Kopplung des ersten Motoranschlusses (20) mit den Versorgungsanschlüssen (11) ein Transistor (23) vorgesehen ist, dessen Steueranschluss mit dem ersten Steuerausgang (31) gekoppelt ist.
Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine erste Schalteinrichtung (24) zur Änderung einer Polarität der am ersten Motoranschluss (20) abgebbaren gleichgerichteten Spannung vorgesehen ist, die mit einem ersten Polaritätsausgang (36) der ersten Steuerungseinrichtung (30) gekoppelt ist.
Steuerung nach Anspruch 1, bei der eine erste Transistorbrücke (231, 232, 233, 234) vorgesehen ist, die zwei an die Versorgungsanschlüsse (11) angeschlossene Pfade mit jeweils zwei in Reihe geschalteten Transistoren (231, 232, 233, 234) aufweist, deren Steueranschlüsse mit dem ersten Steuerausgang (31) gekoppelt sind, wobei Verbindungsknoten der jeweils zwei in Reihe geschalteten Transistoren (231, 232, 233, 234) mit dem ersten Motoranschluss (20) verbunden sind.
Steuerung nach Anspruch 1, bei der die gleichrichtende Versorgungseinrichtung (10) eine zweite Transistorbrücke (T1, T2, T3, T4) umfasst, die zwei an Netzanschlüsse (12) zur Zuführung der Netzwechselspannung angeschlossene Pfade mit jeweils zwei in Reihe geschalteten Transistoren (T1, T2, T3, T4) aufweist, deren Steueranschlüsse mit dem ersten Steuerausgang (31) gekoppelt sind, wobei Verbindungsknoten der jeweils zwei in Reihe geschalteten Transistoren (T1, T2, T3, T4) die Versorgungsanschlüsse (11) bilden.
Steuerung nach Anspruch 5, bei der die gleichrichtende Versorgungseinrichtung (10) einen Wechselspannungssensor (14) umfasst, der mit einem Wechselspannungssensoreingang (38) der ersten Steuerungseinrichtung (30) zur Bestimmung einer Phasenlage der Netzwechselspannung gekoppelt ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der ein erster Stromsensor (21) vorgesehen ist, der zum Messen eines Motorstroms über den ersten Motoranschluss (20) und gekoppelt mit einem ersten Stromsensoranschluss (33) der ersten Steuerungseinrichtung (30) eingerichtet ist.
Steuerung nach Anspruch 7, bei der die erste Steuerungseinrichtung (30) einen Analog-Digital-Umsetzer (35) zur Umsetzung eines Signals des ersten Stromsensors (21) aufweist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der ein erster Drehzahlsensor (22) vorgesehen ist, der zum Messen einer Drehzahl eines an den ersten Motoranschluss (20) angeschlossenen Motors (60) eingerichtet ist.
Steuerung nach Anspruch 9, bei der der erste Drehzahlsensor (22) zumindest einen Hallsensor aufweist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der eine Spannungsversorgungseinrichtung (70) zur Versorgung der ersten Steuerungseinrichtung (30) und/oder der Bedieneinrichtung (40) mit einer gleichgerichteten Niederspannung vorgesehen ist.
Steuerung nach Anspruch 11, bei der die Spannungsversorgungseinrichtung (70) einen Transformator (71) umfasst, der zur elektrisch getrennten Abgabe einer ersten und einer zweiten Niederspannung eingerichtet ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die erste Steuerungseinrichtung (30) eingerichtet ist, das erste Steuersignal (MS1) als pulsweitenmoduliertes Signal abzugeben.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der ein zweiter Motoranschluss (20a) vorgesehen ist, der im Netzspannungsbereich (1) angeordnet ist und in Abhängigkeit eines zweiten Steuersignals (MS2) mit den Versorgungsanschlüssen (11) koppelbar ist, und die erste Steuerungseinrichtung (30) einen zweiten Steuerausgang (31a) zur Abgabe des zweiten Steuersignals (MS2) aufweist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die Bedieneinrichtung (40) eine zweite Steuerungseinrichtung (43) umfasst, die zur Steuerung wenigstens des ersten Motoranschlusses (20) eingerichtet ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die galvanisch trennende Kopplung (50) wenigstens einen Optokoppler (51, 52, 53) umfasst.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die gleichrichtende Versorgungseinrichtung (10) über ein Netztrennrelais (13) mit Netzanschlüssen (12) gekoppelt ist.
Steuerung nach Anspruch 17, bei der das Netztrennrelais (13) durch die erste Steuerungseinrichtung (30) und/oder die Bedieneinrichtung (40) steuerbar ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der Leitungen von der gleichrichtenden Versorgungseinrichtung (10) zu den Versorgungsanschlüssen (11) und/oder Leitungen von den Versorgungsanschlüssen (11) zum ersten Motoranschluss (20) eine Schirmung (SH) aufweisen.
Steuerung nach Anspruch 19, bei der die Schirmung (SH) ein metallisches Netzgeflecht oder eine metallische Folie umfasst.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der zumindest der Netzspannungsbereich (1) in einem Gehäuse (100) angeordnet ist und wenigstens auf einer Seite des Gehäuses (100) eine metallische Folie (110) angebracht ist, die mit einem Bezugspotenzialanschluss (GND) verbunden ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der die Bedieneinrichtung (40) wenigstens ein erstes Sensormittel (41, 42) aufweist.
Verwendung einer Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 bei einem elektrisch höhenverstellbaren Tisch.
Verwendung einer Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 bei einem elektrisch verstellbaren Bett.