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Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für eine automatische Schließvorrichtung eines Gebäudes, die Sensorvorrichtung aufweisend eine Sensoreinheit, sowie ein Verfahren zur automatischen Steuerung einer Schließvorrichtung eines Gebäudes und ein entsprechendes Computerprogramm.
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Automatische betätigbare Schließvorrichtungen, beispielsweise Fenster, Türen oder sonstige Klappen, von Gebäuden können beispielsweise zur automatischen Klimaregulierung automatisch gesteuert werden. Beispielsweise kann die Schließvorrichtung abhängig von einer Innentemperatur automatisch geöffnet oder geschlossen werden.
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Ein Nachteil bei bekannten Steuerungssystemen für automatische Schließvorrichtungen von Gebäuden kann sein, dass Außenbedingungen, also insbesondere Umwelt- und Wetterbedingungen außerhalb des Gebäudes, nicht oder nicht ausreichend bei der automatischen Steuerung der Schließvorrichtung berücksichtigt werden. Dadurch kann es passieren, dass bei Niederschlag die Schließvorrichtung geöffnet wird und Wasser oder Feuchtigkeit ins Innere des Gebäudes gelangt. Ein weiterer Nachteil bestehender Systeme ist die geringe Komplexität, mit der die gesamten Klimabedingungen erfasst werden und eine entsprechend unspezifische Steuerung der Schließvorrichtung.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zur Steuerung einer automatischen Schließvorrichtung eines Gebäudes anzugeben, welches eine differenziertere und genauere Berücksichtigung von Innen- und/oder Außenbedingungen ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Sensorvorrichtung, ein Verfahren sowie ein Computerprogramm nach den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, in einer Sensoreinheit einen aktiven optischen Sensor und einen Temperatursensor vorzusehen, um ein komplexeres Abbild einer Innen- oder Außenbedingung erfassen zu können und entsprechende Sensorbeziehungsweise Temperatursignale zur automatischen Steuerung der Schließvorrichtung bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird eine Sensorvorrichtung für eine automatische Schließvorrichtung eines Gebäudes angegeben. Die Sensorvorrichtung weist eine Sensoreinheit auf, die einen aktiven optischen Sensor beinhaltet, der dazu eingerichtet ist, Licht in eine Umgebung der Schließvorrichtung außerhalb des Gebäudes auszusenden, innerhalb der Umgebung reflektiertes Licht zu detektieren und basierend auf dem reflektierten Licht ein Sensorsignal zu erzeugen. Die Sensoreinheit weist außerdem einen Temperatursensor auf, der dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Innentemperatur des Gebäudes ein Temperatursignal zu erzeugen. Die Sensorvorrichtung weist außerdem eine Datenschnittstelle auf, die dazu eingerichtet ist, das Sensorsignal und das Temperatursignal zur automatischen Steuerung der Schließvorrichtung auszugeben.
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Bei der Schließvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Tür oder ein Fenster, insbesondere ein Dachfenster, des Gebäudes handeln oder um eine Klappeneinrichtung zur Belüftung des Gebäudes.
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Bei der Schließvorrichtung handelt es sich insbesondere um eine automatische Schließvorrichtung in dem Sinne, dass sie basierend auf Steuersignalen oder Steuerbefehlen beispielsweise mittels eines Aktuators ohne direkte Einwirkung durch eine Person geöffnet und geschlossen werden kann.
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Bei der Umgebung handelt es sich insbesondere um eine Umgebung außerhalb des Gebäudes, also im Freien.
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Die Sensoreinheit, insbesondere der aktive optische Sensor, kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass der aktive optische Sensor beispielsweise mittels eines Gehäuses der Sensoreinheit und/oder einer Halterung der Sensoreinheit an der Schließvorrichtung, insbesondere einer Fensterscheibe oder Türscheibe, im Inneren des Gebäudes angeordnet werden kann.
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Bei der Innentemperatur handelt es sich insbesondere um eine Temperatur in einem Innenraum des Gebäudes, wobei die Schließvorrichtung in dem Innenraum angeordnet ist oder in einem mit dem Innenraum verbundenen weiteren Innenraum des Gebäudes.
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Der Begriff „verbunden“ kann dabei derart verstanden werden, dass der Innenraum und der weitere Innenraum, beispielsweise mittels Türen, miteinander verbunden sind, sodass ein Luftaustausch zwischen dem Innenraum und dem weiteren Innenraum stattfinden kann.
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Hier und im Folgenden kann der Begriff „Licht“ derart verstanden werden, dass damit elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich, im Infrarotbereich und/oder im ultravioletten Bereich umfasst sind. Dementsprechend kann der Begriff „optisch“ derart verstanden werden, dass er sich auf Licht nach diesem Verständnis bezieht.
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Durch die Kombination des Temperatursensors mit dem aktiven optischen Sensor kann die Datenschnittstelle einen komplexeren Satz von Signalen, welcher das Sensorsignal und das Temperatursignal beinhaltet, erzeugen und zur Steuerung der Schließvorrichtung ausgeben. Insbesondere lassen sich neben der Temperatur im Innenraum auch Umgebungsbedingungen beziehungsweise Klima- oder Wetterbedingungen außerhalb des Gebäudes, insbesondere in der Umgebung, wie beispielsweise das Vorhandensein von Regen oder anderem Niederschlag, bei der Steuerung der Schließvorrichtung berücksichtigen. Dadurch kann ein komplexerer und differenzierter abgestimmter Algorithmus zur Steuerung der Schließvorrichtung eingesetzt werden, der ein umfassenderes Abbild der Innen- und Außenraumklimabedingungen berücksichtigt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist die Sensoreinheit derart montierbar und dazu eingerichtet, dass sie Feuchtigkeit oder Regen oder Wasser auf einer Scheibe, insbesondere einer transparenten Scheibe, der Schließvorrichtung oder der Sensorvorrichtung, insbesondere eines Außengehäuses der Sensorvorrichtung, erkennen kann, indem sie Reflexionen des Lichts durch Wassertropfen oder einen Feuchtigkeitsfilm auf der Scheibe erfasst und basierend darauf das Sensorsignal erzeugt.
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Der Begriff „transparent“ kann hier und im Folgenden beispielsweise derart verstanden werden, dass das Licht, welches von dem aktiven optischen Sensor ausgesandt wird, die transparente Scheibe wenigstens zum Teil durchdringen kann, wobei auf makroskopischer Ebene das Snelliussche Brechungsgesetz gilt. Insbesondere bedeutet „transparent“, dass die Scheibe transparent ist für das Licht, welches von dem aktiven optischen Sensor ausgesendet wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das aktive optische Sensorsystem wenigstens eine Lichtsendeeinheit zum Aussenden des Lichts in die Umgebung auf, wobei jede Lichtsendeeinheit jeweils eine Lichtquelle, beispielsweise eine LED oder eine Laserdiode, aufweist. Zudem weist der aktive optische Sensor einen oder mehrere optische Detektoren, beispielsweise Fotodioden oder Arrays aus Fotodioden, auf, um das reflektierte Licht zu detektieren und basierend darauf das Sensorsignal zu erzeugen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist wenigstens eine der Lichtsendeeinheiten eine Auskoppeloptik zur Strahlformung des Lichts auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist wenigstens einer der Detektoren eine Empfangsoptik zur Strahlformung des reflektierten Lichts auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die jeweiligen Lichtquellen der Lichtsendeeinheiten dazu eingerichtet, Licht in einem infraroten Spektralbereich auszusenden. Der oder die Detektoren weisen eine entsprechend abgestimmte Empfindlichkeit in dem infraroten Spektralbereich auf.
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Bei der Sensorvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Sensorvorrichtung zur automatischen Regelung eines Raumklimas des Innenraums des Gebäudes handeln.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Sensorvorrichtung eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, das Sensorsignal und das Temperatursignal zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Sensorsignal und dem Temperatursignal ein Steuersignal zum Öffnen oder Schließen der Schließvorrichtung zu erzeugen.
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In alternativen Ausführungsformen kann die Steuereinheit Teil eines Systems zur Raumklimaregelung sein, welches die Steuereinheit sowie die Sensorvorrichtung beinhaltet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, zum Öffnen oder Schließen der Schließvorrichtung einen Aktuator der Schließvorrichtung oder der Sensorvorrichtung anzusteuern.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Steuersignal in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitplan, welcher beispielsweise in der Steuereinheit gespeichert sein kann, zu erzeugen.
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Der Zeitplan kann beispielsweise ein regelmäßig oder in bestimmten zeitlichen Abständen und/oder zu bestimmten Zeitpunkten und/oder für bestimmte Zeitdauern ein Öffnen und/oder Schließen der Schließvorrichtung vorgeben, beispielsweise um ein regelmäßiges zeitlich beschränktes Lüften.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, basierend auf dem Sensorsignal das Vorhandensein eines Niederschlags, insbesondere das Vorhandensein von Regen oder Schnee, in der Umgebung zu detektieren, eine Kenngröße für eine Stärke des Niederschlags zu bestimmen und beispielsweise die Kenngröße mit wenigstens einem vorgegebenen Niederschlagsschwellwert zu vergleichen. Die Steuereinheit ist ferner dazu eingerichtet, das Steuersignal in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs zu erzeugen.
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Beispielsweise kann dadurch verhindert werden, dass die Schließvorrichtung bei Niederschlag geöffnet wird, wenn der Niederschlag in einem Bereich der Kenngröße liegt, die zu einem unerwünschten Eindringen von Wasser, Nässe oder Feuchtigkeit in den Innenraum des Gebäudes führen kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Steuersignal zum Schließen der Schließvorrichtung zu erzeugen, wenn sich die Schließvorrichtung in einem geöffneten Zustand befindet und sich die Kenngröße in einem durch den wenigstens einen vorgegebenen Niederschlagsschwellwert definierten Bereich befindet, beispielsweise wenn die Kenngröße größer oder gleich einem ersten Niederschlagsschwellwert ist.
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Dadurch kann zum einen verhindert werden, dass die Schließvorrichtung beispielsweise gemäß dem Zeitplan oder aufgrund der Temperatur oder anderen Bedingungen geöffnet wird, wenn ein vergleichsweise hoher Niederschlag gegeben ist. Außerdem kann beispielsweise bei offener Schließvorrichtung mit dem Einsetzen von Niederschlag die Schließvorrichtung geschlossen werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, basierend auf dem Temperatursignal einen Temperaturwert zu bestimmen, den Temperaturwert mit wenigstens einem vorgegebenen Temperaturschwellwert zu vergleichen und das Steuersignal in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs zu erzeugen.
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Dadurch kann beispielsweise eine verbesserte Raumklimatisierung oder Belüftung des Innenraums des Gebäudes erzielt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Steuersignal zum Öffnen der Schließvorrichtung zu erzeugen, falls sich die Schließvorrichtung in einem geschlossenen Zustand befindet und der Temperaturwert größer oder gleich einem ersten Temperaturschwellwert ist.
Gegebenenfalls können auch weitere Bedingungen einfließen, beispielsweise derart, dass eine Öffnung der Schließvorrichtung nicht erfolgt, wenn die Kenngröße größer ist als der erste Niederschlagsschwellwert oder als ein weiterer Niederschlagsschwellwert. Der weitere Niederschlagsschwellwert kann dabei insbesondere kleiner sein als der N iedersch lag sschwellwert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Steuersignal zum Schließen der Schließvorrichtung zu erzeugen, wenn die Kenngröße kleiner dem ersten Niederschlagsschwellwert ist. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, nach dem Schließen der Schließvorrichtung das Steuersignal zum Öffnen der Schließvorrichtung zu erzeugen, wenn die Kenngröße größer oder gleich dem ersten Niederschlagsschwellwert oder dem weiteren Niederschlagsschwellwert ist und der Temperaturwert größer als der erste Temperaturschwellwert ist. Auch hier können in entsprechenden Ausführungen weitere Bedingungen einfließen.
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Dadurch kann eine geplante Lüftung oder Klimatisierung des Innenraums nach Ende des Niederschlags fortgeführt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Sensorvorrichtung, insbesondere die Sensoreinheit, einen weiteren Temperatursensor auf, der dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Außentemperatur in der Umgebung ein weiteres Temperatursignal zu erzeugen. Die Datenschnittstelle ist dazu eingerichtet, das weitere Temperatursignal zur automatischen Steuerung der Schließvorrichtung auszugeben.
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Dadurch wird eine erhöhte Effektivität der Raumklimatisierung ermöglicht, indem beispielsweise keine Öffnung der Schließvorrichtung erfolgt, falls die Außentemperatur größer ist als die Innentemperatur. Alternativ kann auch eine Dauer oder Häufigkeit der Öffnung der Schließvorrichtung in einem solchen Fall reduziert werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das weitere Temperatursignal zu empfangen und das Steuersignal in Abhängigkeit von dem weiteren Temperatursignal, insbesondere in Abhängigkeit von dem Temperatursignal, dem weiteren Temperatursignal und dem Sensorsignal, zu erzeugen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, basierend auf dem Temperatursignal den Temperaturwert zu bestimmen und basierend auf dem weiteren Temperatursignal einen weiteren Temperaturwert zu bestimmen. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, das Steuersignal in Abhängigkeit eines Ergebnisses eines Vergleichs des Temperaturwerts mit dem weiteren Temperaturwert zu erzeugen und insbesondere den Vergleich durchzuführen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Sensoreinheit einen Luftfeuchtesensor auf, der dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Luftfeuchtigkeit im Innenraum des Gebäudes ein Feuchtesignal zu erzeugen. Die Datenschnittstelle ist dazu eingerichtet, das Feuchtesignal zur automatischen Steuerung der Schließvorrichtung auszugeben.
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Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Raumklimatisierung oder der Raumklimaregelung durch die differenziertere Abbildung des Gesamtzustands des Klimas ermöglicht. Beispielsweise kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, das Steuersignal zum Öffnen der Schließvorrichtung zu erzeugen, wenn die Luftfeuchtigkeit in einem vorgegebenen Bereich liegt, beispielsweise wenn die Luftfeuchtigkeit höher ist als ein vorgegebener erster Feuchtigkeitsschwellwert oder kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Feuchtigkeitsschwellwert. Dabei können in verschiedenen Ausführungsformen weitere Bedingungen einfließen, insbesondere den Temperaturwert, den weiteren Temperaturwert und/oder die Kenngröße betreffend.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Feuchtesignal zu empfangen und das Steuersignal in Abhängigkeit von dem Feuchtesignal zu erzeugen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, basierend auf dem Feuchtesignal einen Feuchtewert zu bestimmen, den Feuchtwert mit wenigstens einem vorgegebenen Feuchteschwellwert zu vergleichen und das Steuersignal in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs des Feuchtewerts mit dem wenigstens einen vorgegebenen Feuchteschwellwert zu erzeugen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der aktive optische Sensor auf einer Hauptplatine der Sensoreinheit angeordnet. Die Hauptplatine kann dabei anliegend an einer Innenseite einer Scheibe der Schließvorrichtung montiert.
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Beispielsweise kann die Schließvorrichtung dabei als Dachfenster ausgebildet sein. Hier kann der aktive optische Sensor besonders gut zur Niederschlagserkennung eingesetzt werden.
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Bei der Innenseite der Scheibe der Schließvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Fensterscheibe oder Türscheibe der Schließvorrichtung handeln, welche bei geschlossenem Zustand der Schließvorrichtung in Richtung des Inneren oder des Innenraums des Gebäudes zeigt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der aktive optische Sensor auf der Hauptplatine der Sensoreinheit angeordnet und die Sensorvorrichtung, insbesondere die Sensoreinheit, weist eine transparente Scheibe, insbesondere eine transparente Scheibe eines Außengehäuses der Sensorvorrichtung, auf, wobei die Hauptplatine anliegend an einer Innenseite der transparenten Scheibe der Sensorvorrichtung montiert ist.
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Solche Ausführungsformen können beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die Schließvorrichtung keine transparente Scheibe aufweist, insbesondere, wenn es sich bei der Schließvorrichtung um eine Lüftungsklappe handelt.
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Bei dem Außengehäuse handelt es sich insbesondere um ein Gehäuse, innerhalb dessen die Sensoreinheit oder der aktive optische Sensor angeordnet ist und das die transparente Scheibe der Sensorvorrichtung beinhaltet. Die Innenseite der transparenten Scheibe der Sensorvorrichtung ist dabei einem Innenraum des Außengehäuses beziehungsweise einem Inneren des Außengehäuses zugewandt.
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Insbesondere sind die Lichtsendeeinheiten und die Detektoren des aktiven optischen Sensors auf der Hauptplatine angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der weitere Temperatursensor nicht auf der Hauptplatine angeordnet und ist kabellos oder kabelgebunden mit der Steuereinheit oder der Sensoreinheit zur Übermittlung des weiteren Temperatursignals gekoppelt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Hauptplatine einen Stecker auf. Der Stecker kann Teil der Datenschnittstelle sein oder die Datenschnittstelle darstellen oder zur Verbindung der Sensoreinheit, insbesondere der Hauptplatine, mit der Datenschnittstelle dienen.
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Durch die Anordnung des aktiven optischen Sensors auf der Innenseite der Scheibe der Schließvorrichtung oder der Sensorvorrichtung kann eine besonders hohe Genauigkeit oder Empfindlichkeit des aktiven optischen Sensors beziehungsweise des Sensorsignals beziehungsweise der Kenngröße für den Niederschlag erreicht werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Temperatursensor auf der Hauptplatine angeordnet. Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau der Sensoreinheit ermöglicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Temperatursensor an einem ersten Ende der Hauptplatine angebracht und ist im montierten Zustand gegen die Innenseite der Scheibe der Schließvorrichtung oder die Innenseite der Scheibe der Sensorvorrichtung gedrückt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Hauptplatine als starr-flexible Leiterplatte oder teilweise als starr-flexible Leiterplatte ausgebildet. Insbesondere ist der Temperatursensor beziehungsweise das erste Ende an einem starr-flexiblen Teil der Leiterplatte befestigt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Stecker auf einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden, Ende der Hauptplatine angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Sensoreinheit einen Kombisensor auf, welcher die Innenraumtemperatur sowie die Innenraumluftfeuchtigkeit erfassen kann. Der Kombisensor beinhaltet den Temperatursensor und den Feuchtesensor.
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Dadurch sind eine besonders kompakte Bauweise der Sensoreinheit und eine besonders einfache Herstellung der Sensoreinheit möglich.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die Sensoreinheit eine Feder, mittels welcher der Temperatursensor oder der Kombisensor im montierten Zustand durch die ein Innengehäuse der Sensoreinheit gestützt gegen die Innenseite der Scheibe der Schließvorrichtung oder die Innenseite der Schreibe der Sensorvorrichtung gedrückt ist.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Schließsystem angegeben, welches eine automatische Schließvorrichtung für ein Gebäude aufweist sowie eine Sensorvorrichtung für die automatische Schließvorrichtung nach dem verbesserten Konzept.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Verfahren zur automatischen Steuerung einer Schließvorrichtung eines Gebäudes angegeben. Dabei wird Licht in eine Umgebung der Schließvorrichtung außerhalb des Gebäudes ausgesendet, insbesondere durch einen aktiven optischen Sensor. Innerhalb der Umgebung reflektiertes Licht wird, insbesondere durch den aktiven optischen Sensor, detektiert und basierend auf dem reflektierten Licht wird, insbesondere durch den aktiven optischen Sensor, ein Sensorsignal erzeugt. In Abhängigkeit von einer Innentemperatur des Gebäudes wird, insbesondere durch einen Temperatursensor, ein Temperatursignal erzeugt. Das Sensorsignal und das Temperatursignal werden zur automatischen Steuerung der Schließvorrichtung, insbesondere durch eine Datenschnittstelle, an eine Steuereinheit ausgegeben.
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Weitere Ausführungen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen der Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept und des Systems nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere ist eine Sensorvorrichtung beziehungsweise ein System nach dem verbesserten Konzept zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem verbesserten Konzept ausgebildet oder programmiert. Insbesondere wird das Verfahren nach dem verbesserten Konzept durch eine Sensorvorrichtung oder ein System nach dem verbesserten Konzept durchgeführt.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Computerprogramm angegeben. Das Computerprogramm weist Befehle auf, welche bei Ausführung des Computerprogramms durch eine Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept, insbesondere durch die Steuereinheit und/oder die Sensoreinheit der Sensorvorrichtung, die Sensorvorrichtung dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß dem verbesserten Konzept durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, auf welchem ein Computerprogramm nach dem verbesserten Konzept gespeichert ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als erfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von denen abweichen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenenfalls nicht notwendigerweise in verschiedenen Figuren wiederholt. In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept;
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept; und
- 3 eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept.
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Gebäudes 2 mit einer automatisch betreibbaren Schließvorrichtung 1 und einer beispielhaften Ausgestaltungsform einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept dargestellt. Vereinfachend ist das Gebäude 2 als rechteckiger Raum dargestellt, der in Draufsicht abgebildet ist. Die Schließvorrichtung 1 ist beispielsweise als Tür oder Fenster, insbesondere Dachfenster, ausgebildet und in einer Wand, insbesondere einer Außenwand, des Gebäudes 2 zwischen dem Gebäude 2 und einer Umgebung 4 des Gebäudes 2 im Freien angeordnet.
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Die Schließvorrichtung 1 ist automatisch steuerbar oder betreibbar. Das bedeutet, die Schließvorrichtung 1 beinhaltet einen Aktuator (nicht gezeigt), beispielsweise mit einem Motor, der mittels einer Steuereinheit 7, welche mit der Schließvorrichtung 1 gekoppelt ist, angesteuert werden kann. Die Ansteuerung der Schließvorrichtung 1 kann insbesondere derart erfolgen, dass die Schließvorrichtung 1 durch die Ansteuerung geschlossen oder geöffnet wird, insbesondere um eine Öffnung in der Außenwand des Gebäudes 2 zu öffnen oder zu schließen.
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Die Steuerung der Schließvorrichtung 1 durch die Steuereinheit 7 wird insbesondere anhand von Steuersignalen durchgeführt, auf denen basierend die Steuereinheit 7 Steuerbefehle zur Ansteuerung, insbesondere zum Öffnen und/oder Schließen, der Schließvorrichtung 1, an den Aktuator ausgeben kann.
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Die Steuersignale können beispielsweise von der Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept bereitgestellt werden.
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Die Sensorvorrichtung weist eine Sensoreinheit 3 auf, die im gezeigten Beispiel der 1 an einer Innenseite 11 einer Scheibe der Schließvorrichtung 1, beispielsweise einer Fensterscheibe oder Türscheibe, die insbesondere transparent ausgestaltet ist, befestigt und angeordnet. Die Sensoreinheit 3 weist einen aktiven optischen Sensor auf. Der aktive optische Sensor kann Licht, beispielsweise Lichtpulse, insbesondere Licht im infraroten Spektralbereich, in die Umgebung 4 aussenden, insbesondere in einen Teilbereich 4' der Umgebung 4, wobei der Teilbereich 4' eine unmittelbare Umgebung der Schließvorrichtung 1 außerhalb des Gebäudes 2 beinhaltet, insbesondere eine Oberfläche einer Außenseite der Scheibe.
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Abhängig davon, ob in dem Teilbereich 4' Wasser, Wassertropfen, Schnee oder sonstige Niederschläge vorhanden sind, wird das ausgesandte Licht teilweise reflektiert und kann von der Sensoreinheit 3, insbesondere dem aktiven optischen Sensor, erfasst und detektiert werden. Dementsprechend kann der aktive optische Sensor das Vorhandensein von Niederschlag, insbesondere Regen, in der Umgebung 4 oder in dem Teilbereich 4' erkennen und beispielsweise eine Stärke des Niederschlags kann erfasst werden. Dies kann beispielsweise durch einen Vergleich einer reflektierten Strahlungsintensität mit der ausgesendeten Strahlungsintensität erfolgen. Je stärker der Niederschlag beziehungsweise die Bedeckung der Scheibe mit Wasser, desto größer ist der reflektierte Anteil an Licht, der von dem aktiven optischen Sensor detektiert wird. Der aktive optische Sensor kann abhängig von dem erfassten und detektierten reflektierten Licht ein Sensorsignal erzeugen.
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Die Sensoreinheit 3 weist außerdem einen Temperatursensor 5 (siehe 3) auf, der derart angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, dass er in Abhängigkeit von einer Innentemperatur des Gebäudes 2, insbesondere einer Raumtemperatur des Raums, ein Temperatursignal erzeugen kann.
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Außerdem weist die Sensorvorrichtung eine Datenschnittstelle 6 auf, die mit der Sensoreinheit 3 drahtgebunden oder drahtlos gekoppelt ist, um das Sensorsignal und das Temperatursignal zu empfangen. Die Datenschnittstelle 6 ist drahtlos oder drahtgebunden mit der Steuereinheit 7 gekoppelt, um das Temperatursignal und das Sensorsignal an die Steuereinheit 7 auszugeben.
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Die Steuereinheit 7 kann dann beispielsweise abhängig von dem Sensorsignal und dem Temperatursignal einen Steuerbefehl erzeugen und diesen an den Aktuator abgeben, um die Schließvorrichtung 1 automatisch zu öffnen oder zu schließen.
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Insbesondere kann die Steuereinheit 7 in Abhängigkeit von dem Sensorsignal prüfen oder feststellen, ob Niederschlag vorhanden ist, beispielsweise ob es regnet, und wenn ja beispielsweise auch feststellen, wie stark der Niederschlag ist. Die Steuereinheit 7 kann beispielsweise den Wert der Stärke des Niederschlags mit einem vorgegebenen Niederschlagsschwellwert vergleichen und basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs das Steuersignal zum Öffnen oder zum Schließen der Schließvorrichtung 1 ausgeben. Beispielsweise kann die Steuereinheit 7 in dieser Weise erkennen, ob es regnet und ob die Stärke des Regens oder des Niederschlags derart stark ist, dass die Schließvorrichtung 1 geschlossen werden sollte, um eindringende Feuchtigkeit oder eindringendes Wasser in den Raum, also in das Gebäude 2, zu verhindern.
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Zudem kann die Steuereinheit 7 basierend auf dem Temperatursignal eine Innentemperatur in dem Gebäude 2 bestimmen. Abhängig von der Innentemperatur, beispielsweise abhängig von einem Ergebnis eines Vergleichs der Innentemperatur mit einem Temperaturschwellwert, kann die Steuereinheit 7 die Schließvorrichtung 1 derart ansteuern, dass sie geöffnet wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit das Öffnen der Schließvorrichtung 1 nur dann einleiten, wenn sie aufgrund des Sensorsignals festgestellt hat, dass kein Niederschlag vorhanden ist oder dass Niederschlag mit einer Stärke unterhalb des Niederschlagsschwellwerts oder unterhalb eines weiteren Niederschlagsschwellwerts vorhanden ist.
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Der Temperaturschwellwert und/oder die Niederschlagsschwellwerte können beispielsweise von einem Benutzer eingestellt oder verändert werden. Dazu kann der Benutzer beispielsweise einen Regler, insbesondere einen Regler der Sensorvorrichtung, oder ein Thermostat bedienen, um den Temperaturschwellwert und/oder die Niederschlagsschwellwerte an die Steuereinheit 7 zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Smartphone mit einer entsprechend ausgestalteten App, verwenden, um die Steuereinheit 7 und/oder den Regler drahtlos anzusteuern, um den Temperaturschwellwert und/oder die Niederschlagsschwellwerte vorzugeben.
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Optional kann auch eine Uhrzeit oder ein Zeitraum oder eine Mehrzahl von Zeiträumen vorgegeben sein, insbesondere in Form eines Zeitplans. Den Zeitplan kann beispielsweise der Benutzer über den Regler und/oder das mobile Endgerät vorgeben. Der Zeitplan ist dann beispielsweise auf dem Regler und/oder der Steuereinheit 7 gespeichert. Die Steuereinheit 7 kann beispielsweise abhängig von dem Zeitplan die Schließvorrichtung 1 ansteuern, um diese zu schließen und/oder zu öffnen.
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Beispielsweise können die Vorgaben laut dem Zeitplan mit der erfassten Innentemperatur und/oder der erfassten Stärke des Niederschlags kombiniert werden, um einen Steuerbefehl zum Öffnen oder Schließen der Schließvorrichtung 1 auszugeben. Dazu können beispielsweise unterschiedliche Prioritäten der einzelnen Eingangsgrößen vergeben werden. Eine höchste Priorität kann dabei beispielsweise der Stärke des Niederschlags zukommen. Dies bedeutet, dass beispielsweise die Schließvorrichtung 1 nicht geöffnet wird, wenn die Kenngröße für die Stärke des Niederschlags größer ist als der Niederschlagsschwellwert, unabhängig von der Innentemperatur und unabhängig von einer Vorgabe des Zeitplans.
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Eine mittlere Priorität kann beispielsweise dem Zeitplan zukommen. Dies kann bedeuten, dass, wenn die Kenngröße kleiner ist als der Niederschlagsschwellwert und der Zeitplan ein Öffnen der Schließvorrichtung 1 vorsieht, die Steuereinheit 7 die Schließvorrichtung 1 zum Öffnen ansteuert, unabhängig davon, wie hoch die Innentemperatur ist.
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Alternativ kann auch der Temperatur die mittlere Priorität zukommen, sodass, vorausgesetzt, die Stärke des Niederschlags ist geringer als es dem Niederschlagsschwellwert entspricht, die Schließvorrichtung 1 bei Überschreiten des Temperaturschwellwerts geöffnet wird, unabhängig von der Vorgabe des Zeitplans.
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Beispielsweise kann die Steuereinheit 7 dazu eingerichtet sein, nach einem Schließen der Schließvorrichtung 1 aufgrund eines Überschreitens der Kenngröße über den Niederschlagsschwellwert die Schließvorrichtung 1 wieder zu öffnen, sobald die Kenngröße unter den Niederschlagsschwellwert oder den weiteren Niederschlagsschwellwert sinkt, wenn die Schließvorrichtung 1 vor dem Schließen aufgrund des Niederschlags bereits geöffnet war.
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Optional weist die Sensorvorrichtung einen Außentemperatursensor 8 oder weiteren Temperatursensor 8 auf, der dazu eingerichtet und derart angeordnet ist, dass in Abhängigkeit von der Außentemperatur ein weiteres Temperatursignal erzeugen kann. Der weitere Temperatursensor 8 ist beispielsweise drahtlos oder drahtgebunden mit der Steuereinheit 7 gekoppelt. Die Steuereinheit 7 kann dann zusätzlich oder alternativ zu dem Sensorsignal, dem Temperatursignal und/oder dem Zeitplan das weitere Temperatursignal empfangen, um den Steuerbefehl zum Öffnen oder Schließen der Schließvorrichtung 1 zu erzeugen und auszugeben.
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Beispielsweise kann das Öffnen der Schließvorrichtung 1 aufgrund einer Vorgabe des Zeitplans und/oder aufgrund eines Überschreitens der Innentemperatur über den Temperaturschwellwert abhängig von der Außentemperatur gemacht werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit 7 die Außentemperatur mit der Innentemperatur vergleichen und das Steuersignal zum Öffnen der Schließvorrichtung 1 nur dann ausgeben, wenn die Außentemperatur niedriger ist als die Innentemperatur, oder wenn die Außentemperatur in einem definierten Bereich um die Innentemperatur herum liegt.
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Optional kann der Temperatursensor derart ausgestaltet sein, dass er neben der Temperatur des Innenraums auch eine Luftfeuchtigkeit des Innenraums erfassen kann beziehungsweise abhängig von der Luftfeuchtigkeit des Innenraums ein Feuchtesignal erzeugen und an die Steuereinheit 7 abgegeben kann. In solchen Ausführungen kann das Öffnen oder Schließen der Schließvorrichtung 1 von einem Wert der bestimmten Luftfeuchtigkeit insbesondere im Vergleich zu einer Außenluftfeuchtigkeit oder einem oder mehreren Luftfeuchtigkeitsschwelwerten abhängig sein.
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Alternativ zu der Kombination aus Feuchtesensor und Temperatursensor kann der Feuchtesensor auch als zusätzlicher Sensor der Sensoreinheit ausgebildet sein.
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In 2 ist eine schematische Darstellung des Gebäudes 2 und der Schließvorrichtung 1 sowie der Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept gezeigt. Die Sensorvorrichtung der 2 basiert dabei auf der Sensorvorrichtung der 1. Die Sensorvorrichtung der 2 unterscheidet sich durch diejenige der 1 mindestens dadurch, dass die Sensoreinheit 3 außerhalb des Gebäudes 2, beispielsweise an der Außenwand des Gebäudes und/oder in der Umgebung 4 angeordnet ist.
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Im gezeigten Beispiel weist die Sensorvorrichtung ein Außengehäuse 12 auf, welches eine transparente Scheibe, beispielsweise eine Glasscheibe oder eine Kunststoffscheibe, insbesondere eine einfach verglaste Scheibe, beinhaltet. Die Sensoreinheit 3 ist innerhalb des Außengehäuses 12 angeordnet. Die Anordnung der Sensoreinheit 3 beziehungsweise des aktiven optischen Sensors ist im Fall der 2 derart, dass der aktive optische Sensor an einer Innenseite der Scheibe 13 des Außengehäuses 12 innerhalb des Außengehäuses 12 angeordnet ist. Die Datenschnittstelle 6 kann beispielsweise ebenfalls in dem Außengehäuse angeordnet sein.
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Die Steuereinheit 7 kann beispielsweise innerhalb des Gebäudes 2 angeordnet sein. Alternativ kann die Steuereinheit 7 aber auch außerhalb des Gebäudes 2, beispielsweise innerhalb des Außengehäuses 12, angeordnet sein.
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Darüber hinaus wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
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In 3 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Sensoreinheit 3 gezeigt, wie sie in einer beispielhaften Ausführungsform einer Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept, beispielsweise wie in 1 und/oder 2, eingesetzt werden kann.
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Die Sensoreinheit 3 weist eine Hauptplatine 10 auf, welche den aktiven optischen Sensor trägt. Der aktive optische Sensor weist in diesem Fall wenigstens eine Lichtsendeeinheit 16 auf, im konkreten beispielhaften Fall der 3 fünf Lichtsendeeinheiten 16, welche beispielsweise auf der Hauptplatine 10 verteilt sein können. Jede der Lichtsendeeinheiten 16 weist eine Lichtquelle, insbesondere eine Infrarot-LED oder eine Infrarot-Laserdiode, auf, sowie optional eine Optik zur Strahlformung oder zur Auskopplung des Lichts aus der Lichtquelle. Der aktive optische Sensor weist außerdem einen optischen Detektor 17 auf, der beispielsweise als Fotodiode oder als Array von Fotodioden ausgebildet sein kann. Optional weist der optische Detektor 17 eine Optik zum Einkoppeln der reflektierten Lichtstrahlen auf eine aktive Fläche des Detektors 17 auf.
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Im gezeigten, nicht beschränkenden Beispiel ist der Detektor 17 von den Lichtsendeeinheiten 16 regelmäßig umgeben, derart dass die Lichtsendeeinheiten 16 auf den sechs Ecken eines regelmäßigen Sechsecks und der Detektor 17 im Mittelpunkt dieses Sechsecks angeordnet sind. Diese Anordnung kann besonders vorteilhaft sein, um die reflektierten Lichtstrahlen besonders effizient und/oder effektiv erfassen zu können. Die Anordnung ist jedoch nicht beschränkend und kann in alternativen Ausführungsbeispielen davon abweichen. Insbesondere kann die Anzahl der Lichtsendeeinheiten 16 auch kleiner oder größer als sechs sein. Insbesondere können auch einer oder mehrere weitere Detektoren vorgesehen sein.
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Die Lichtsendeeinheiten 16 dienen zur Aussendung des Lichts in die Umgebung 4 des Gebäudes 2. Der Detektor 17 kann das reflektierte Licht erfassen und basierend darauf das Sensorsignal erzeugen.
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An einem ersten Ende der Hauptplatine 10 sind beispielsweise der Temperatursensor 5 und/oder der Feuchtesensor 9 angeordnet. Alternativ ist der Temperatursensor 5 derart ausgebildet, dass er auch die Luftfeuchtigkeit erfassen kann.
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Im gezeigten Beispiel ist die Hauptplatine 10 wenigstens teilweise starr-flexibel ausgebildet und weist insbesondere ein starr-flexibles Element 18 auf, welches den Temperatursensor 5 und/oder den Feuchtesensor 9 trägt. Außerdem ist an dem ersten Ende beispielsweise eine Feder 14 angeordnet.
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Die Sensoreinheit 3 weist beispielsweise ein Innengehäuse (nicht gezeigt) auf, innerhalb dessen die Hauptplatine 10 wenigstens teilweise angeordnet ist, das Gehäuse die Hauptplatine 10 also wenigstens teilweise umschließt. Beispielsweise kann die Hauptplatine 10 in dem Innengehäuse vergossen sein. „Wenigstens teilweise“ bedeutet hier beispielsweise, dass zumindest der Temperatursensor 5 und/oder der Feuchtesensor 9 sowie gegebenenfalls der Stecker 15 nicht vollständig innerhalb des Innengehäuses angeordnet sind, sondern aus diesem hervorstehen.
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In Ausführungsformen mit einem Außengehäuse 12 kann das Innengehäuse vollständig innerhalb des Außengehäuses 12 angeordnet sein.
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Das Innengehäuse kann derart ausgestaltet sein, dass, in einem montierten Zustand, die Feder 14 von dem Innengehäuse gestützt wird, um den Temperatursensor 5 und/oder den Feuchtesensor 9 gegen die Innenseite 11 der Scheibe der Schließvorrichtung 1 oder gegen die Innenseite der Scheibe 13 des Außengehäuses 12 zu drücken.
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An einem zweiten, beispielsweise dem ersten Ende gegenüberliegenden, Ende der Hauptplatine 10 ist beispielsweise ein Stecker 15 vorgesehen, mittels dem die Hauptplatine 10 mit der Datenschnittstelle 6 verbunden werden kann oder der die Datenschnittstelle 6 oder ein Teil der Datenschnittstelle 6 darstellt.
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Mit einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung nach dem verbesserten Konzept kann beispielsweise eine einzige Sensoreinheit 3 an der Schließvorrichtung 1 oder dem Gebäude montiert werden und es kann gleichzeitig geprüft werden, ob Niederschlag vorhanden ist und wie hoch die Innentemperatur ist. Durch die beschriebenen Ausführungsformen kann beispielsweise sichergestellt werden, dass es in dem Gebäude 2 gut belüftet ist und dennoch eindringendes Wasser durch Sturm und/oder Regen bei geöffneter Schließvorrichtung 1 vermieden werden. Mit Vorteil kann insbesondere die Sensoreinheit 3 als einzige Sensoreinheit 3 alle Sensoraufgaben, die gemäß dem verbesserten Konzept beschrieben sind, übernehmen. Dazu können alle benötigten Sensoren beispielsweise auf der Hauptplatine 10 angeordnet sein oder mit dieser gekoppelt sein.
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Die Sensoreinheit
3 kann in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise als Regensensor ausgebildet sein, wie er in Automobilsystemen Anwendung findet. Beispielsweise kann die Sensoreinheit gemäß einer Ausführungsform der Druckschrift
DE 10 2011 122 456 A1 ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011122456 A1 [0105]