Vorrichtung zur Fenstergriff- oder Türgriff-Positionsdetektion basierend auf

Magnetfelderfassen sowie Betriebsverfahren dafür

Stand der Technik

Heutzutage werden Sensoren in Smart-Haus-Lösungen (loT) zur Fenster- /Türpositions-Überwachung angewendet. Die Informationen können für Sicherheits- Anwendungen oder für das Liefern von Informationen an Smart-Haus-Lösungen verwendet werden, um anhand des Bewegungsmusters des Fensters oder der Tür Zustände zu detektieren. Diese Zustände werden an eine Steuereinheit berichtet, die den Benutzer oder eine andere Anwendung über diese informiert. Demnach sind Sensoren (z.B. Beschleunigungsmesser, Gyroskope und/oder Magnetometer) an einem Fenster/einer Tür angebracht, um derartige Positionszustände zu detektieren. Danach wird der Zustand über eine Funkverbindung an andere Anwendungen kommuniziert. Die meisten existierenden Lösungen bedienen sich eines Zusatzteils, das auf einem Reed-Kontakt basiert, das statisch an dem Fenster/der Tür platziert ist, um die Griffposition sowie den Verriegelt-/Entriegelt-Zustand zu detektieren. Unser Ansatz ist eine allein stehende Sensorlösung, die keine zusätzlichen an dem Fenster zu installierenden Komponenten benötigt.

Aufgabe der Erfindung

Der Zweck dieser Erfindung ist es, die aktuelle Position eines Fenster-/Türgriffs durch Magnetfelderfassen zu detektieren, ohne Verwendung von zusätzlichen Teilen, wie etwa Reed-Kontakten, Magneten oder zusätzlichen mechanischen

Komponenten.

2.3 Kern und Vorteile der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fenstergriff- oder Türgriff- Positionsdetektion basierend auf Magnetfelderfassen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Betriebsverfahren für eine solche Vorrichtung zur Fenstergriff- oder Türgriff- Positionsdetektion.

Der Zweck dieser Erfindung ist es, Fenstergriff- oder Türgriff-Positionen durch Magnetfelderfassen zu detektieren. Demzufolge werden die von dem Sensorsignal gemessenen Änderungen des Magnetfeldes durch einen implementierten

Algorithmus analysiert. Die Änderung des Magnetfeldes wird durch Bewegen ferromagnetischer Elemente im Inneren des Fensters/der Tür erzeugt, die Teile des Verriegelungs-/Griffmechanismus sind. Diese Elemente sind typischerweise Teil des Fensters/der Tür und müssen nicht explizit hinzugefügt werden, damit diese

Erfindung funktioniert.

Mit der Erkennung der Fenster-/Türgriff-Position können einige neue Anwendungen realisiert werden:

Robustere Lösungen für Fenster-/Türgriff-Zustandsüberwachung: Durch Kennen der aktuellen Griffposition von Fenstern und Türen kann der Benutzer genaue Fenster- /Türgriff-Positionszustände verifizieren. D.h., dass, falls sich ein Fenster in der Geschlossen-Position befindet, der Griff aber nicht geschlossen ist, dem Benutzer bewusst werden wird, dass das Fenster durch Windeinflüsse oder durch jemanden, der sich Außen aufhält, geöffnet werden kann. Andererseits kann die Anwendung, falls sich das Fenster in der Geschlossen-Position befindet und der Griff ebenfalls in seiner Geschlossen-Position ist, folgern, dass das Fenster nicht durch„normale" externe Stimuli (ohne Berücksichtigung von Einbruchsversuchen) geöffnet werden kann.

Vorteile der Erfindung:

Keine Fenster- oder Türmodifikationen nötig, um das System zu integrieren. Sehr einfach in allen Arten von Fenstern und Türen zu installieren. Kann als Nachrüstlösung verwendet werden. Detektion der Position des Fenster-/Türgriffs und des Zustande des

Verriegelungsmechanismus. Eine allein stehende Komponente. Ein Sensor, keine externen Komponenten müssen zum Betrieb an dem Fenster/der Tür angebracht werden. Sehr kosteneffizient. Robuste Selbstkalibration. Auf Kipp- und Schiebetüren/-fenster anwendbar. Erhöht deutlich die Gewissheit einer Fenster-/Tür-Zustandsdetektion; zeigt nicht nur an, dass das Fenster/die Tür geschlossen, sondern wirklich verriegelt ist. Energieeffiziente Lösung. Kleiner Formfaktor.

Zeichnung

Figur 1 zeigt ein Fenster und einen Sensor gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt in einem Flussdiagramm ein Beispiel des Betriebsverfahrens gemäß der

Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Figur 1 zeigt ein Fenster und einen Sensor gemäß der Erfindung. Der Zweck dieser Erfindung ist es, die aktuelle Position eines Fenster-/Türgriffs durch

Magnetfelderfassung zu detektieren, ohne Verwendung von zusätzlichen Teilen, wie etwa Reed-Kontakten, Magneten oder zusätzlichen mechanischen Komponenten. Dies wird durch Platzieren eines Magnetometersensors in einer wohldurchdachten Position nahe an dem Fenster-/Tür-Verriegelungsmechanismus realisiert, wo der Sensor, aufgrund sich bewegender ferromagnetischer Teile, die für die

Verriegelungs-/Entriegelungs-Handlungen des Fensters/der Tür

(Griffantriebsausrüstung) verantwortlich sind, Änderungen des Magnetfelds messen kann. Der Verriegelungsmechanismus bestimmt, ob das Fenster/die Tür einen der folgenden Zustände erreichen kann: offen, geschlossen oder gekippt (mehr Zustände sind natürlich möglich und können ebenso detektiert werden). Bezugnahme auf Figur 1 . Der bestimmte Zustand kann dann über Kommunikationsmittel, wie etwa drahtgebundene oder drahtlose (Bluetooth, WiFi, zigbee, Lora,...), an eine andere Anwendung berichtet werden.

Die Erfindung ist als eine Vorrichtung (oder Teil einer Vorrichtung) realisiert, die statisch an dem Rahmen eines Fensters/einer Tür angebracht oder in diesem integriert ist, und umfasst die folgenden Komponenten:

Einen Sensor 10, der Magnetfelder in verschiedenen Achsen misst. Ein

Magnetometersensor kann in einer bestimmten Position 100, zum Beispiel unten oder oben an dem Rahmen des Fensters/der Tür, installiert sein. Änderungen der Handgriffhebelposition 220 platzieren die Schiebezapfen 210 des

Fensterverriegelungsmechanismus 200 in bestimmte Positionen. Der Sensor kann mit den ferromagnetischen Teilen des inneren Schiebemechanismus, die von dem Fenster-/Türgriff angesteuert werden, ausgerichtet sein. Dies ermöglicht es, zu detektieren, was der aktuelle Fenster-/Türgriff-Zustand ist, und dadurch den Benutzer zu warnen, falls ein Fenster/eine Tür geschlossen aber nicht verriegelt ist.

Eine Microcontrollereinheit 20, die mit dem Sensor zusammen integriert ist. Der Controller kommuniziert mit dem Sensor, um Messungen anzufordern und führt die Software aus, die die Detektionsalgorithmen enthält.

Algorithmus 1 - 310, ein Teil der Software 300, die auf dem Microcontroller läuft, wird zum„Fingerabdrucknehmen" von Magnetometersensor-Messwerten verwendet. Der Algorithmus ermöglicht es, basierend auf Magnetsensordaten,„Fingerabdrücke" zu nehmen und zu speichern. Weiterhin ermöglicht er das Vergleichen der aktuellen Magnetsensor-Messwertdaten mit den gespeicherten Fingerabdrücken. Die aktuelle Messung und ein Fingerabdruck werden als ähnlich angesehen, wenn deren

Unterschied unterhalb einer konfigurierbaren Schwelle liegt.

Algorithmus 2 - 320, ein Teil der Software 300, die auf dem Microcontroller läuft, verwendet den Algorithmus 1 , um die aktuelle Fenster-/Türgriff-Position zu bestimmen. Der Algorithmus ist in der Lage, mehrere Positionszustände zu bestimmen:„Griff für Fenster/Tür in Geschlossen-Position verriegelt",„Griff für Fenster/Tür in Offen-Position entriegelt",„Griff für Fenster/Tür in Kipp-Position" (und andere Zustände, falls auf ein(e) besondere(s) Fenster/Tür anwendbar), basierend auf der Ähnlichkeit der aktuellen Messung mit den gespeicherten Fingerabdrücken. Eine drahtgebundene oder drahtlose Konnektivitäts-Schnittstelle 400 (z.B.

Bluetooth), die verwendet wird, um den Zustand des Fenster-/Türgriffs, der von dem Algorithmus bestimmt wurde, zu einer anderen Anwendung zu transportieren

(Aktuator, Zugangskontrollprozess usw.).

Während die Software 300 läuft, stellt der Magnetometersensor 10 periodisch Messungen bereit und der Algorithmus vorverarbeitet die Signale durch einen Filterungsprozess, um Rauschen oder unerwünschte Datenwerte zu reduzieren. Zu Beginn ermöglicht es die Anwendung dem Benutzer, basierend auf dem gemessenen Magnetfeld in jeder spezifischen Griffposition, spezifische Fenster- /Türgriff-Zustände aufzuzeichnen. Diese Werte werden dann gespeichert und als Fingerabdrücke verwendet. Sobald von allen gewünschten Positionen

Fingerabdrücke genommen wurden, startet die Software den Uberwachungsprozess, bei dem der implementierte Algorithmus in jeder Iteration die aktuelle

Sensormessung auswertet und schätzt, ob sie mit irgendeinem der aufgezeichneten Fingerabdrücke übereinstimmt oder nicht. Als ein Ergebnis kann die Software die korrekte Griffposition detektieren und melden.

Um das Ergebnis zu verbessern, kann der Algorithmus die Fingerabdrücke automatisch aktualisieren, falls magnetische Verzerrungen das System

beeinträchtigen. Dies wird in einem Autokalibrationsprozess vorgenommen, der mit dem Algorithmus kommuniziert. Figur 2 zeigt in einem Flussdiagramm ein Beispiel des Betriebsverfahrens gemäß der Erfindung. Das Bpaöetriebsverfahren gemäß der Erfindung funktioniert in diesem Beispiel folgendermaßen:

500 Start

505 Initialisierung

510 xyz-Messungen des Magnetometers auslesen

515 Filterungsprozess

520 Entscheidung: Fingerabdrücke aufgezeichnet?

522 Magnetischen Fingerabdruck zu aktueller Position aufzeichnen

525 Griffpositions-Überwachungsprozess

530 Entscheidung: Stimmen die Sensormessungen mit Fingerabdruck 1 überein? 532 Griff ist in verriegelter Geschlossen-Position

535 Entscheidung: Stimmen die Sensormessungen mit Fingerabdruck 2 überein? 538 Griff ist in entriegelter Offen-Position

540 Entscheidung: Stimmen die Sensormessungen mit Fingerabdruck 3 überein?

542 Griff ist in entriegelter Kipp-Position

545 Position noch nicht bestimmt

550 Aktuelle Griffposition melden

590 Ende

Bezugszeichenliste

10 Sensor

100 Sensorposition

20 Microcontrollereinheit

200 Fensterverriegelungsmechanismus

210 Gleitzapfen

220 Griffposition

300 Software

310 Algorithmus 1

320 Algorithmus 2

400 Drahtgebundene oder drahtlose Konnektivitäts-Schnittstelle

500 Start

505 Initialisierung

510 xyz-Messungen des Magnetometers auslesen

515 Filterungsprozess

520 Entscheidung: Fingerabdrücke aufgezeichnet?

522 Magnetischen Fingerabdruck zu aktueller Position aufzeichnen

525 Griffpositions-Überwachungsprozess

530 Entscheidung: Stimmen die Sensormessungen mit Fingerabdruck 1 überein? 532 Griff ist in verriegelter Geschlossen-Position

535 Entscheidung: Stimmen die Sensormessungen mit Fingerabdruck 2 überein? 538 Griff ist in entriegelter Offen-Position

540 Entscheidung: Stimmen die Sensormessungen mit Fingerabdruck 3 überein? 542 Griff ist in entriegelter Kipp-Position

545 Position noch nicht bestimmt

550 Aktuelle Griffposition melden

590 Ende