DE20308365U1 - Schutzvorrichtung für Gelenkarmmarkisen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Schutzvorrichtung für Markisen mit den Merkmalen des Anspruch 1.

Als Sonnenschutzeinrichtungen werden häufig Gelenkarmmarkisen verwendet. Eine Gelenkarmmarkise besteht aus einer Welle mit einem daran aufgewickelten Tuch. Am Ende des Tuches ist eine Frontstange befestigt. Durch federgetriebene Gelenkarme wird die Frontstange nach vorn gedrückt, so das das Tuch immer straff gespannt ist. Wird das Bespanntuch durch drehen der Welle abgerollt, wandert die Frontstange nach außen. Die Beschattungsfläche ergibt sich aus der Tuchbreite und der Ausfahrweite, die durch die Länge der Gelenkarme bzw. durch die Tuchlänge individuell einstellbar ist. Der Vorteil von Gelenkarmmarkisen liegt darin, das keine Stützstangen oder Träger zum Boden benötigt werden, so das man eine uneingeschränkte Bewegungsfreiheit unter der Gelenkarmmarkise erhält. Die Aufhängung der Tuchwelle und alle notwendigen Befestigungseinrichtungen ist derart ausgelegt, das eine einseitige Befestigung der Gelenkarmmarkise möglich ist. Häufig werden Elektromotoren verwendet, um die Gelenkarmmarkise ein- oder auszufahren.

Allerdings muss die Gelenkarmmarkise im ausgerollten Zustand aufgrund der einseitigen Befestigung vor Schädigung durch starke Windbelastung geschützt werden. Darüber hinaus wird häufig eine umfangreiche Wettersensorik eingesetzt. Zusätzlich zu schädlichen Windbelastungen muss das Bespanntuch vor Nässe geschützt werden, um Fäulnis und Schimmelbildung zu vermeiden. Dazu kommen verschiedene Verfahren zur Erkennung von Niederschlag zum Einsatz. Bekannt ist das Verfahren zur Änderung der elektrischen Leitfähigkeit infolge Feuchtigkeit zwischen Elektroden. Durch eine Messung der aktuellen Lichtverhältnisse ist es möglich, die Gelenkarmmarkise bei Dunkelheit einzufahren und bei Sonneneinstrahlung wieder auszufahren.

Zur Erkennung einer schädlichen Windbelastung werden häufig Sensoren eingesetzt, die nach dem Prinzip der angeströmten Halbkugeln arbeiten. Ein derartiges Anemometerkreuz, bestehend aus drei bis vier Halbkugeln, wird in der Regel waagerecht angeordnet, so dass in erster Linie waagerechte Windkomponenten erfasst werden. Senkrechte Windkomponenten werden mit geringerer Empfindlichkeit erfasst. Bei Überschreiten eines Grenzwertes wird ein entsprechendes Einfahrsignal an die entsprechenden Steuereinrichtungen der Gelenkarmmarkise gegeben.

Nachteil dieser Anemometer ist, das sich oft nur eine von der Gelenkarmmarkise örtlich verschiedene Montageposition finden lässt. Durch diese örtliche Punktmessung werden die an der Gelenkarmmarkise herrschenden Windverhältnisse unter Umständen nicht richtig erfasst.

Andere Vorschläge (DE 100 33 831) sind Bewegungs- und Vibrationssensoren zur Erfassung einer durch Windbelastung hervorgerufenen Vibration oder Schwingung der Gelenkarmmarkise. Diese Sensoren werden an die am stärksten bewegten Teile der Gelenkarmmarkise, beispielsweise an der Frontstange oder an die Gelenkarme montiert.

Diese Sensoren müssen mit Energie versorgt und das Ausgangssignal muss zum Motor oder zu Steuereinrichtungen geführt werden, die sich in der Regel nicht in den Frontstangen oder Gelenkarmen befinden. Nachteilig ist daher, das die dafür notwendigen Leitungen durch oder an den Gelenkarmen verlegt werden müssen, was aufwendig ist und bei den häufig einknickenden Gelenkarmen zu Störungen führen

Drahtlose Signalübertragungen und autarke Energieversorgungen mittels Sonnenenergie stellen zwar eine Alternative dar, sind aber technisch aufwendig und kostenintensiv.

Des weiteren ist nachteilig, das bei Einsatz von Bewegungs- oder Vibrationssensoren mit einem der Beschleunigung proportionalem Ausgangssignal hohe Messwerte entstehen können, obwohl eine für die Gelenkarmmarkise schädliche Auslenkung nicht erreicht ist, beispielsweise wenn bei geringer Ausfahrweite die dann höhere Eigenfrequenz der Gelenkarmmarkise hohe Beschleunigungswerte bei vergleichbar geringer Auslenkung zur Folge hat. Zur Vermeidung dieses Umstandes ist ein zusätzlicher Sensor notwendig, der Informationen über die Ausfahrweite liefert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden sowie den Aufwand für die Montage einer Windschutzvorrichtung zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1-10 gelöst.

Es wird vorgeschlagen eine Kamera zu verwenden, mit der die durch Windbelastung bewegten Teile der Gelenkarmmarkise überwacht werden. Die Kamera kann vorzugsweise in der Nähe des Einfahrmotors, der sich in der Regel in der Tuchwelle befindet, oder in der Nähe der Steuereinrichtungen montiert werden, also dort wo elektrische Versorgungsleitungen vorhanden sind und die Schaltsignale zum Einfahren der Gelenkarmmarkise verarbeitet werden.

Die Kamera ist derart an festen Trageinrichtungen wie beispielsweise angrenzende Wände, Decken oder Befestigungseinrichtungen der Gelenkarmmarkise montiert, das keine oder nur geringe Eigenbewegung der Kamera infolge Windeinwirkung auftritt.

Die Kamera ist auf die durch Windeinwirkung bewegte Teile wie beispielsweise die Frontstange gerichtet. Der Erfassungsbereich der Kamera ist dabei so groß, das alle Bewegungen und alle montageabhängigen Positionen der Frontstange, beispielsweise bedingt durch eine Schrägstellung der Gelenkarmmarkise, im Erfassungsbereich der Kamera liegen.

Die Kamera wird derart justiert, das die Frontstange im unbewegten Zustand in der Bildmitte des Kameraempfängers abgebildet wird. Bewegungen der Frontstange durch Windbelastungen führen zu einer Abweichung des Bildes von der Ruheposition. Die Auswerteelektronik erzeugt ein Einfahrsignal, wenn die aktuelle Bildposition der Frontstange einen Grenzwert überschreitet.

Eine Markierung an der Frontstange verbessert den Kontrast gegenüber der Umgebung.

Geeignet sind beispielsweise farbliche Markierungen die sich von der Farbe der Frontstange unterscheiden. Weiterhin sind Markierungen denkbar, die besondere geometrische Formen, wie beispielsweise Streifenmuster haben. Besonders vorteilhaft sind reflektierende Markierungen wie Spiegel oder Retroreflektoren.

Man erhält gute Ergebnisse, wenn die Markierung zusätzlich beleuchtet wird. Durch Verwendung von beispielsweise intermittierendem Infrarotlicht lässt sich ein guter Störabstand des Empfängersignals zum Tageslicht erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist anhand der folgenden Figuren näher erläutert.

Darin ist Fig. 1: Anordnung der Kamera mit prinzipieller Darstellung der

Gelenkarmmarkise.

Fig 2.: Aufbau der Kamera mit Darstellung des Strahlenganges
Fig 3.: Darstellung des Kameraempfängers mit Auswerteelektronik

Fig. 4: Darstellung des Signal Verlaufs

In Fig.: 1 ist die Messanordnung mit Kamera 1 und die Gelenkarmmarkise bestehend aus Tuchwelle 2 , Bespanntuch 3 , Frontstange 4 sowie einem Gelenkarm 5 dargestellt.

Die Kamera 1 ist auf die Frontstange 4 ausgerichtet.

Vorzugsweise liegt die Frontstange 4 im Ruhezustand der Gelenkarmmarkise auf der Verlängerung der optischen Achse 6 der Kamera 1 , so dass das Bild der Frontstange in der Mitte des Kameraempfängers 7 liegt.

Durch eine Windeinwirkung 8 auf das Bespanntuch weicht die Gelenkarmmarkise aus ihrem Ruhezustand nach unten aus und erreicht eine Auslenkung die in Fig. 1 durch die neue Position der Frontstange 9 und des Bespanntuches 10 dargestellt ist. Dadurch ergibt sich eine neue Bildposition 11 der Frontstange in der Empfängerebene der Kamera. Aufgrund einfacher geometrischer Optik ergibt sich die zu überwachende Auslenkung y der Frontstange mit dem Abstand a aus Kameraobjektiv und Frontstange, dem Abstand b aus Objektiv und Empfänger und &khgr; die Auslenkung des Frontstangenbildes vom Ruhezustand mit y = &khgr; * a / b.

In einem Gehäuse 12 befindet sich ein Objektiv 13, ein Empfänger 14 und ein optisches Filter 15. (Fig.2) In der Mitte des Objektivs 13 ist eine Infrarotstrahlungsquelle 16 vorzugsweise eine Leuchtdiode angeordnet.

Gegenüber der Kamera 1 befindet sich bei ausgefahrener Gelenkarmmarkise die Frontstange 4 auf der ein Retroreflektor 18 angebracht ist. Retroreflektoren haben die Eigenschaft, auftreffende Strahlung in sich zurück zu reflektieren. Die Strahlungsquelle 16 sendet ein weit geöffnetes Strahlungsbündel 19 in Richtung der Frontstange 4. Der dadurch beleuchtete Retroreflektor 18 reflektiert die auftreffende Strahlung 20 zurück in Richtung des Kameraobjektivs 13. Das Objektiv, im einfachsten Fall bestehend aus einer einfachen Linse, fokussiert die reflektierte Strahlung auf den Empfänger 14. Das optische Filter 15 ist so ausgelegt, das die Wellenlänge des Infrarotstrahlers 16 nahezu ungehindert durchgelassen wird, Tageslicht dagegen blockiert wird.

Der Empfänger 14 besteht aus einer linearen Anordnung von mehreren Lichtdetektoren 22 (Fig.3). Geeignet sind Detektoren wie beispielsweise Fotodioden, Fototransistoren oder CCD-Zeilen.

Die Detektoren sind mit der Kamera in Bewegungsrichtung der Gelenkarmmarkise ausgerichtet. Im wesentlichen sind dies senkrechte Bewegungen, so das die Detektoren

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entsprechend senkrecht angeordnet sind. Andere Bewegungsrichtungen der Gelenkarmmarkise kommen praktisch nicht vor, so dass das Bild 23 des Retroreflektors 18 die Detektoranordnung bei Bewegungen der Frontstange immer überstreicht.

Die Brennweite des Objektivs 13 (Fig.2) ist so gewählt, das sich bei halber Ausfahrweite der Gelenkarmmarkise ein scharfes Abbild 23 des Reflektors 18 auf den Lichtdetektoren 22 ergibt. Andere Abstände zwischen Reflektor und Kamera werden dagegen unscharf abgebildet 24.

Der Abstand zweier benachbarter Detektorelemente ist so gewählt, das bei scharfer Abbildung des Reflektors immer mindestens ein Detektorelement 22 ausgeleuchtet wird. Ist das Bild des Reflektors unscharf 24, ist eine größere Anzahl beleuchteter und benachbarter Detektorelemente zu erwarten. Mit einem geeigneten Rechenalgorithmus, beispielsweise eine einfache Mittelwertbildung lässt sich der Mittelpunkt des ausgeleuchteten Feldes 24 bestimmen und auf die exakte Position des Reflektors schließen.

Die Länge der gesamten Detektorzeile bzw. die Anzahl der Detektorelemente wird so gewählt, das ausgehend von der Ruheposition des Reflektorbildes eine ausreichende Erfassung einer Auslenkung der Frontstange nach unten und nach oben möglich ist. In der Praxis ist eine Auslenkung von einem Meter der Frontstange in beide Richtungen ausreichend, sodass bei entsprechender Wahl des Verkleinerungsfaktors des Objektivs von beispielsweise Einhundert, sich eine Gesamtdetektorlänge von zwei Zentimetern ergibt.

Die Strahlungsquelle 16 sendet im intermittierenden Betrieb Lichtimpulse. Die so beleuchteten Detektoren werden durch die Auswerteelektronik 25 phasen- und frequenzrichtig zu den Strahlerimpulsen ausgelesen. Die Signale der Detektoren 22 werden mit üblichen Verfahren 26 verstärkt und einem Mikroprozessor 25 zugeführt, der aus der Anzahl und der Position der beleuchteten Detektorelemente den Mittelpunkt errechnet und aus der Position dieses Mittelwertes die aktuelle Auslenkung der Frontstange ermittelt. Überschreitet die aktuelle Position einen festen Grenzwert, wird dem Motor ein Einfahrsignal zugeführt.

Vorteilhaft wäre eine Lösung bei der die Gelenkarmmarkise nicht vollständig bei Überschreiten eines Grenzwertes eingefahren wird, sondern zunächst die

Beschattungsfläche beispielsweise auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes reduziert wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gegeben, wenn die Annordnung gleichzeitig zur Erfassung von Regen oder allgemein von Niederschlag benutzt wird. In Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus dem Signal verlauf 30 eines beleuchteten Detektorelementes dargestellt . Ist kein Niederschlag vorhanden, ist das Signal in der Beleuchtungsphase 31 ungestört. Regentropfen erzeugen eine kurze Störung des Strahlprofils, wenn sie durch den Strahl querschnitt fallen 32. Man erhält zusätzliche kurze Signalspitzen 33 auf den Signalen des Lichtempfängers von der Dauer weniger Millisekunden, die durch Absorption und Streuung der Strahlung an den vorbeifliegenden Wassertropfen erzeugt wird. Eine entsprechende Auskopplung und Verstärkung dieses Signals kann dazu dienen ein Einfahrsignal zu erzeugen um das Bespanntuch vor Nässe zu schützen.

Claims (10)

1. Mechanisch ein- und ausfahrbare Sonnenschutzanlage mit einer Sensoranordnung zur Bestimmung einer Belastung infolge Windeinwirkung, dadurch gekennzeichnet dass der Sonnenschutzanlage zugeordnete wenigstens eine Sensor eine Kamera 1 ist, die eine durch Windbelastung auftretende Bewegung der Sonnenschutzanlage überwacht.

2. Sonnenschutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die wenigstens eine Kamera 1 an durch Windeinwirkung wenig bewegten Teile der Sonnenschutzanlage oder an angrenzende feste Orte wie Wände oder Decken befestigt ist und auf die durch Windeinwirkung stark bewegten Teile der Sonnenschutzanlage wie beispielsweise Frontstangen 4 oder Gelenkarme 5 gerichtet ist.

3. Sonnenschutzanlage nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet dass die Kamera 1 eine lineare lichtempfindliche Detektoranordnung 14 bestehend aus wenigstens zwei Detektorelementen 22 enthält, auf der die durch Windeinwirkung bewegten Teile der Sonnenschutzanlage durch wenigstens eine abbildende optische Fläche 13 derart abgebildet wird, das durch die resultierende Bewegung des Abbildes entsprechend einzelne Detektorelemente 22 oder Teilbereiche der Detektoranordnung überstrichen werden.

4. Sonnenschutzanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass bei Überschreiten einer durch Windbelastung erzeugten Grenzauslenkung relativ zu einem Ruhewert die Sonneschutzanlage veranlasst wird, einzufahren.

5. Sensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass wenigstens eine Lichtquelle die durch Windeinwirkung bewegten Teile der Sonnenschutzanlage vorzugsweise mit Infrarotlicht beleuchtet und das diese Lichtquelle 16 intermittierend betrieben wird.

6. Sensor nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet dass die Lichtquelle zentrisch in der abbildenden optischen Fläche 13 angeordnet ist.

7. Sensor nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass zur Auskopplung von sichtbarem Licht ein optisches Filter 15 vor dem Lichtempfänger 14 angeordnet ist und dieses Filter für die Strahlung der Lichtquelle 16 durchlässig ist und für Tageslicht undurchlässig ist.

8. Sensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an durch Windbelastung bewegten Teilen der Sonnenschutzeinrichtung wenigstens eine Markierung 18 angebracht ist, die auf die Lichtempfänger 14 abgebildet wird und die geeignet ist, den Kontrast zur Umgebung außerhalb der Markierung 18 zu erhöhen.

9. Sensor nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung 18 ein Retroreflektor ist.

10. Sensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die durch Niederschlag verursachten teilweisen Unterbrechungen des Lichtweges zwischen Kamera 1 und Lichtquelle 16 in der Elektronik ausgewertet werden und bei Erkennung derartiger kurzeitiger Unterbrechungen 33 im Signal der Lichtempfänger 22 die Sonnenschutzanlage veranlasst wird einzufahren.