Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung in Schiießanlagen mit mindestens einem Knauf, zur Feststellung des Schließzustandes der Schließanlage und des Öffnungsgrades des mit der Schiießanlage zu öffnenden oder schließenden Objektes, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Beim Betrieb von Zutrittskontroll- bzw. Einbruchsalarmsystemen in weitläufigen Ge ^¬ bäuden wird von Anwendern häufig die Forderung an eine automatische Rückmeldung über den Verschluss- und Verriegelungszustand der Türen und Fenster geäußert.

Es bietet sich somit an, diese sensorische Funktion in vernetzte Komponenten, wie etwa einen elektronischen Knaufzyiinder zu integrieren.

Die bisherigen Lösungsansätze zur Erfassung der Verschluss- und Verriegelungsstef- (ung bzw. des Öffnungsgrades von Türen sehen die Verwendung von magnetischen oder taktilen Schließkontakten vor. Diese erfordern jedoch einen gewissen baulichen Aufwand und belasten darüber hinaus die Architektur des Gebäudes. Magnetische oder taktile Kontakte können mit Hilfe von Kältespray relativ einfach überlistet wer ^¬ den, ohne dass dies bemerkt wird.

Ein anderer Lösungsansatz besteht in der Integration optischer Sensoren beispielsweise in das Stulpbiech eines Einsteckschlosses. Auch diese Sensoren sind durch Abdeckungen oder VerSpiegelungen leicht zu manipulieren.

Auch die Verwendung von Rotationssensoren oder Magnetometern in gängigen Schließsystemen mit Türklinken sind bekannt. Hierbei ergibt sich jedoch eine Reihe von Nachteilen.

Gebräuchlicherweise werden Rotationssensoren unmittelbar im Zylinderkern angeordnet, wobei das Problem entsteht, dass durch die Nähe zur Rotationsachse hohe Anforderungen an die Auflösung des Sensors hinsichtlich des Rotationswinkeis gestellt werden. Demzufolge müssen für ein industrieil zu produzierendes Massenprodukt wie einen Schließzylinder teilweise empfindlich teure Sensorelemente verbaut werden, was wiederum dem kommerziellen Erfolg und der größeren Verbreitung des Produktes entgegenwirkt.

Werden hingegen kostengünstige Sensoren verwendet, so liefern diese vergleichswei- sen ungenauen Werte und eine zuverlässige Erfassung einer vollständigen Verriegelung des Zylinders wird unmöglich.

Gleiches gilt für ein überlicherweise direkt im Zylinderkern angeordnetes Magnetometer. Durch die Nähe zur Längsachse des schwenkbaren Türblattes steigen die Anforderungen an das Auflösungsvermögen des Sensors hinsichtlich der Gierbewegung relativ zur Längsachse der Tür. Handelsübliche Magnetometer können die Abweichung der Magnetfeldlinien bei einer nur wenige Millimeter geöffneten Tür in der Regel nicht zuverlässig erkennen. Daher kommen auch hier teure Hochleistungs-Magnetometer zum Einsatz, welche wiederum dem eher kommerziellen Charakter eines derartigen Produktes nicht gerecht werden.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Sensoranordnung für Knäufe, insbesondere Türknäufe, zur Verfügung zu stellen, welche die genannten Vorteile überwindet und exakte Daten bzgl. des Schließzustandes einer Schließanlage und bzgl. des Öffnungsgrades eines zu schließenden oder öffnenden Objektes liefert.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Sensoranordnung in Schließanlagen mit mindestens einem Knauf, gemäß Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

Erfindungsgemäß sind in einem Knauf bzw. Türknauf mindestens ein Magnetometer und mindestens ein Rotationssensor angeordnet.

Jedes Gebäude gibt für den Verschlusszustand einer Tür eine feste Ausrichtung im Verhältnis zur Ausrichtung des Erdmagnetfeldes oder eines umgebenden Magnetfeldes vor. Es definiert somit eine Messebene für das jeweilige Magnetometer.

Ein Öffnen der Tür führt zu einer Abweichung der Sensorausrichtung im Verhältnis zur Messebene. Hochauflösende Magnetometer sind in der Lage Richtungsabweichungen entlang des Erdmagnetfeldes von nur 0,1 Grads zu delektieren, Magnetometer ermit- teln die Himmelsrichtung als Gradzahi zwischen 0 und 360 Grad anhand von Spannungsdifferenzen bzw. Signallängen.

Zusammen mit einem in den Knauf integrierten Rotationssensor bzw. Drehraten- oder Bewegungssensor kann neben dem Verschlusszustand auch die Verriegelung der Tür überprüft werden.

Im Falle der Überwachung einer Tür wird das System in den Knauf bzw. die Knäufe einer Tür integriert, wobei der allgemein verwendete Begriff Knauf zunächst von einem mechanisch oder mitteis Funk betätigbaren Knauf ausgeht, welcher keinen Schlüsselkanai aufweist. Es werden bereits vollelektronische Schließzylinder bzw. Knaufzylinder verwendet, deren Knäufe ästhetisch ansprechend gestaltet sind und als zu bedienender Türknauf ausgestaltet sind.

Bewegliche Türknäufe werden in der Regel an der Türinnenseite verwendet. Statt eines Türgriffs wird in einer derartigen Ausführung ein Knauf verwendet, der gedreht wird, um eine Haus- oder Wohnungstür zu öffnen.

Zylinder mit Drehknäufen sind in verschiedensten Ausführungen erhältlich. Zum einen sind Zylinder mit im Rauminneren liegenden Drehknäufen bekannt, welche wahlweise die Möglichkeit bieten, im Rauminneren einen Schlüssel einführen zu können oder nicht. Des Weiteren können sich Drehknäufe dahingehend unterscheiden, ob sie im verschlossenen Zustand festgesetzt sind oder durchgedreht werden können.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist derart ausgestaltet, dass sie in den unterschiedlichsten Knaufausführungen integriert werden kann. Auch die Integration bzgl. Halbzylindern oder Doppelzylindern ist gegeben.

In einer vorteilhaften Ausführung sind ein Magnetometer, sowie ein oder mehrere Ro- tationssensor(en) in einen drahtlos kommunizierenden elektronischen oder mechatro- nischen Zylinderknauf baulich kompakt integriert.

Der oder die Rotationssensor(en) werden an der äußeren Wand des Knaufes angeordnet, um eine möglichst starke Beschleunigung des Sensors beim Drehen des Knaufs zu bewirken und damit die Auflösung der Sensorwerte deutlich zu verfeinern. Genauer gesagt, wird der mindestens eine Rotationssensor innerhalb des mindestens einen Knaufes mit baulich größtmöglichem Abstand zur Längsachse des Knaufes angeordnet. Die Längsachse des Knaufes verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem zu öffnenden oder schließenden Objekt und verläuft folglich parallel z. B. zu einem Hausflur, Zimmerboden etc.

Das Magnetometer wird am äußersten Ende des Knaufs platziert um eine möglichst große Entfernung von der Längsachse des Türblattes zu realisieren. Durch die Entfernung von der Längs- bzw. Schwenkachse wird der Anstellwinkel des Sensors um die Länge der Entfernung von der Schwenkachse vergrößert. Somit wird die Auflösung des Sensors quasi„gezoomt" und eine deutliche Verfeinerung der Sensordaten im Hinblick auf die Feldabweichungen erreicht.

Das mindestens eine Magnetometer ist daher innerhalb des Knaufes mit baulich größtmöglichem Abstand zur mit dem mindestens einen Knauf korrespondierenden Oberfläche des zu öffnenden oder schließenden Objekts angeordnet. Das Magnetometer ist in Folge dessen innerhalb des Knaufes maximalst von der Oberfläche einer beispielhaften Tür, welche in den gleichen Raum wie der Knauf weist, angeordnet.

Durch die vorgenannten Maßnahmen ist es möglich, sehr kostengünstige Komponenten zu verwenden, welche wiederum den Endpreis des Zylinders bzw. Knaufes nicht maßgeblich beeinflussen und damit seiner massenhaften Verbreitung nicht im Wege stehen.

Sensoren zur Verschiusskontrolle von Türen sind aus verschiedenen am Markt erhältlichen Produkten bekannt. Neben dem bereits eingangs geschilderten Problem des baulichen Aufwandes oder der geringen Embruchssicherheit ist insbesondere die begrenzte Aussagekraft der gemessenen Signale nachteilig. Häufig werden zusätzliche Verriegelungssensoren notwendig.

Das Funktionsprinzip der Erfindung besteht in der Realisierung eines elektronischen Kompasses, welcher in der Lage ist, ein stellungsinduziertes Magnetfeld gegenüber dem Erdmagnetfeld zu charakterisieren. Die entlang des Erdmagnetfeldes definierte Messebene wird genutzt um eine je nach Öffnungswinkel der Tür unterschiedliche Signalcharakteristik zu erhalten. Durch einen Vergleich mit einer in einer elektroni- sehen Bibliothek abgespeicherten Sammlung empirisch ermittelter Werte kann das jeweils gemessene Signal einer spezifischen Stellung der Tür zugeordnet werden.

Hochauflösende Magnetometer können Gradschritte von bis zu 0,1 Grad detektieren, sind aber hinsichtlich der Kosten für den Einbau in einen Schließzylinder, welcher für den Massenmarkt vorgesehen ist, nicht geeignet. Kostengünstige Systeme bieten Auflösungsschrätte von 1 bis 2 Grad. Mit niedriger Auflösung kann allerdings eine an ^¬ gelehnte Tür gegenüber einer in das Schließblech eingerasteten Tür nicht hinreichend differenziert werden.

Das erfindungsgegenständliche System sieht daher die Platzierung des Magnetome ^¬ ters auf einem„Ausleger" d. h. am Ende des Knaufs vor, welcher den Sensor gegen ^¬ über dem Türblatt mit einem Hebeleffekt bewegt und damit seine Auflösung verstärkt. Hiifsweise kann die Erschütterungssignatur der im Schließblech einrastenden Falle durch den Rotationssensor zusätzlich detektiert und logisch verknüpft werden. Mani ^¬ pulationsversuche durch starke Permanentmagneten werden durch die Sensoren er ^¬ kannt und angezeigt.

Das vorgenannte Problem besteht auch hinsichtlich des Rotationssensors. Die Dre ^¬ hung auf der Zylinderkernachse reicht bei kostengünstigen Sensoren, welche sich für einen Einbau in ein Massenprodukt eignen würden, nicht für eine präzise Detektion der Winkelstellung aus. Daher sieht das erfindungsgegenständliche System eine ex ^¬ zentrische Platzierung des Sensors an der äußeren Wand des Knaufs vor, um eine möglichst starke Rotationsbewegung auf den Sensor wirken zu lassen und damit seine Auflösung hinsichtlich der Winkelstellung zu verfeinern.

Der Signaiabstand, welcher sich somit zwischen zwei unterschiedlichen Verschlusspositionen einer Tür ergibt, kann nun genutzt werden um eine Authentifizierung des korrekten Tür- oder Fensterverschlusses zu einem bestimmten Zeitpunkt von einer zentralen Leitsteile aus vorzunehmen.

Sowohl die Magnetometer als auch die Rotationssensoren oder Drehraten- bzw. Bewegungssensoren sind als integrierte Halbleiter-Bausteine erhältlich.

Mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist es aufgrund der Detektion einer Ausrichtung des Türblattes gegenüber einer nach Himmelsrichtung bzw. Erdmagnetfeld fest definierten Messebene mit den durch den Rotationssensor ermittelten Informationen bzgl. der Rotationsrichtung, den Rotationswinkei und die Rotationszyklen der Verräegefungsmechanik und durch logische Verknüpfung der festgestellten Werte möglich, eine gleichzeitige Aussage über den Schließzustand und den Öffnungsgrad einer Tür, eines Fensters oder eines anderen vergleichbaren Objekts treffen zu können.

Bei Schließzylinderanordnungen mit feststehenden Knäufen oder bei Knäufen mit einem einzuführenden Schlüssel muss die erfindungsgemäße Sensoranordnung derart weitergebildet werden, dass weiterhin eine Aussage über den Verriegelungs- bzw, Verschlusszustand des Tür- bzw. Fensterschiosses getroffen werden kann.

Die Anordnung des bzw. der Magnetometer ist in einem derartigen Fall gleichbleibend, also innerhalb des Knaufes mit baulich größtmöglichem Abstand zur Tür- oder Fensteroberfläche.

Da die Öffnung bzw. das Aufsperren des Schlosses nicht mehr anhand der Drehung des Knaufes detektiert werden kann, muss der mindestens eine Rotationssensor direkt an oder innerhalb des Schließzylinders, d. h. an den beweglichen Teilen des Schließzylinders angeordnet sein. Es bieten sich hier beispielweise die Schließnase und/oder der Zylinderkern und/oder der Schließbart des Schließzylinders an.

Vorzugsweise ist der Rotationssensor mit baulich größtmöglichem Abstand zur Längsachse des Schließzyiinders, wobei diese Achse wiederum senkrecht zur Tür- oder Fensteroberfläche steht, angeordnet.

Bei der Verwendung von mehreren Magnetometern oder einer Vielzahl von Rotationssensoren sind folgende Weiterbildungen vorzunehmen:

Sind zwei Magnetometer innerhalb eines Knaufes angeordnet, so weisen diese unterschiedliche Bezugsachsen auf. Diese stehen vorzugsweise senkrecht zueinander. Es ist denkbar, dass die Bezugsachse des ersten Magnetometers im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des zu öffnenden oder schließenden Objekts verläuft und die Bezugsachse des zweiten Magnetometers parallel zur Türbreite oder Türhöhe verläuft. Die Bezugsachsen der Magnetometer spannen somit eine Art„orthogonales Bezugssystem" auf. Im Falle der Anordnung von drei Magnetometern, sind die drei Bezugsachsen der Magnetometer senkrecht zur Türoberfläche, parallel zur Türbreite und parallel zur Türhöhe, sodass die drei Bezugsachsen einen dreidimensionalen Raum aufspannen.

Zweckmäßigerweise sind zwei Rotationssensoren im Knauf bzw. im Schiießzyiin- der/Zylinderkern/Schließnase/Schließbart vorgesehen, wobei die Bezugsachsen in diesem Fall insbesondere senkrecht zueinander stehen.

Des Weiteren liegt es im Sinne der Erfindung, dass der mindestens eine Knauf bzw. der Schließzylinder über ein integriertes drahtloses Kommunikationssystem verfügt, sodass die mit den Sensoren ermittelten Messwerte beispielsweise an ein zentrales Hausverwaltungssystem übermittelt werden können.

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den beschriebenen Schließzylindern bzw. Knaufzylindern um elektronische Zylinder, wobei der mindestens eine Knauf fest mit dem Schließzylinder, d. h. nicht abnehmbar verbunden ist

Werden die, mit einem erfindungsgemäßen Sensorsystem ausgestatten Türen oder Fenster in ein gebäudeweites Netzwerk, vorzugsweise Funknetzwerk, integriert, so ist eine Aussage über den Verschluss- oder Verriegelungszustand der gesamten Liegenschaft von einer zentralen Leitstelle aus möglich.

Die vorbeschriebene Sensoranordnung eignet sich zur Integration in eine Vielzahl von Schließzylindersystemen, wobei hierbei die DIN 18525 zu beachten ist.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung in einem Schließzylinder mit beidseitig angeordneten Knäufen,

Fig. 2 eine Sensorausrichtung gegenüber einer Messebene, welche sich am

Erdmagnetfeld orientiert und Fig. 3 beispielhafte logische Verknüpfungen von Magnetometern und Rotationssensoren ermittelten Daten zur Verifizierung des Verschluss- und Verriegelungszustandes einer Tür.

In Fig. 1 ist ein Schließzylinder 1 mit Knäufen 2 dargestellt. Im dargelegten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen vollelektronischen und funkgesteuerten Knaufzylinder der in ein Türblatt 3 eingebaut ist.

Im linken Knauf 2 ist ein Magnetometer 4 eingebaut. Das Magnetometer 4 befindet sich innerhalb des Knaufes in baulich größtmöglichen Abstand d von der Oberfläche des Türblattes 3. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Magnetometers 4 kann mit bereits relativ günstigen Haibleiterbauteilen bereits ein kleiner Öffnungsgrad des Türblattes 3 detektiert werden. Die vom Magnetometer 4 gelieferten Daten können bereits auf ein Anlehnen der Tür schließen lassen.

Der Magnetometer 4 im linken Knauf 2 ist bzgl. der Bezugsachse y angeordnet, währenddessen die Magnetometer 4 im rechten Knauf 2 die Bezugsachsen x und z aufweisen, wobei die letztgenannten Magnetometer wiederum mit baulich größtmöglichen Abstand d zur Oberfläche des Türblattes 3 angeordnet sind. Aufgrund der drei verschiedenen Bezugsachsen können besonders exakte Daten ermittelt werden.

Aus Fig. 1 ist außerdem ersichtlich, dass Rotationssensoren 5 in den jeweiligen Knäufen angeordnet sind. Diese befinden sich im baulich größtmöglichen Abstand b von der Längsachse Z des Knaufes bzw, des Schließzylinders entfernt. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Anordnung, können bereits kleine Drehbewegungen des Knaufes detektiert werden, da möglichst starke Rotationsbewegung auf den Sensor wirken und somit seine Auflösung hinsichtlich der Winkelstellung verfeinert ist.

Auch die Rotationssensoren 5 können unterschiedliche Bezugsachsen x und y aufweisen, um somit relativ breit gefächerte Ergebnisse erzielen zu können.

Die in Fig, 2 schematische Darstellung einer Sensorausrichtung gegenüber einer Messebene B, welche sich am Erdmagnetfeld orientiert, zeigt, dass durch Anordnung eines Magnetometers mit baulich größtmöglichem Abstand zur Oberfläche eines Türblattes in Folge einer hebelartigen Auslage, diese in der Auflösung verstärkt wird. Gleichzeitig legt der Rotationssensor 5 durch die Anordnung an der äußersten Wand eines Knaufes 2 einen größtmöglichen Weg zurück, sodass Bewegungen frühest möglich erkannt werden können,

In Fig. 3 werden in Darstellungen a) - d) die logischen Verknüpfungen von Zustands- daten C eines Magnetometers und Zustandsdaten D eines Rotationssensors gezeigt. Die Darstellung a) zeigt, dass der Magnetometer angibt, dass die Tür einen gewissen Öffnungsgrad aufweist und folglich auch der Knauf vorangehend gedreht worden ist. Diese beiden Meldungen verknüpft liefern den Zustand (1), welche von einem Hausverwaltungssystem als„geöffnete Tür" bezeichnet wird.

In Darstellung b) wird aufgezeigt dass der Magnetometer die Zustandsmeldung C einer geschlossenen Tür wiedergibt. Es kann jedoch nur aufgrund dieser Meldung nicht darauf geschlossen werden, ob die Tür auch verriegelt ist. Daher wird auch die Zustandsmeldung D des Rotationssensors ausgewertet, welche aufgrund der Auswertung von Rotationsrichtung, Rotationswinkei und Rotationszyklen des Knaufes den Zustand „Schioss verriegelt" meldet. Es ergibt sich somit eine Meldung (2), welche auf eine geschlossene und verriegelte Tür schließen lässt. c) zeigt hingegen, dass der Rotationssensor den Zustand„geöffnet" meldet. Die Meldung (3) beinhaltet daher, dass die Tür zwar verschlossen aber nicht verriegelt ist.

In Darstellung d) wird hingegen verdeutlicht, dass die Daten von zwei Rotationssensoren ausgewertet werden können, sodass eine eindeutige Meldung (4), wonach die Tür verschlossen aber nicht verriegelt ist, erfolgen kann.

Durch die Verwendung von zwei unabhängigen Sensortypen, sowie durch die Verwendung von jeweils einer Vielzahl der unabhängigen Sensortypen, können zum einen exaktere Daten erzielt werden, zum anderen ist hiermit auch eine Manipulationssicherung und eine Überwachung bzgl. des Ausfalls einzelner Sensoren gegeben.

So ist es durchaus möglich die Sensoranordnung weiter zu betreiben, wenn nur ein Magnetometer funktioniert und die beiden anderen vorgesehenen Sensoren beispielsweise manipuliert oder entfernt wurden oder ausgefallen sind.

Des Weiteren kann durch logische Verknüpfung der durch das Magnetometer und den Rotationssensor gewonnen Daten erfasst werden, wenn Manipulationsversuche unter- nommen werden oder die Sensoren nicht mehr funktionieren. Beispielsweise führt ein vom Magnetometer gesendetes Signal„Tür geöffnet" und ein vom Rotationssensor gesendetes Signal„Schloss verriegelt" zu einer Diskrepanz, wonach ein Hausverwaltungssystem eine A!armmeldung aussendet.

Bezugszeichenliste

1 Schließzylinder

2 Knauf

3 Türblatt

4 Magnetometer

5 Rotationssensor

6 Oberfläche des zu öffnenden oder schließenden Objektes Z Längsachse Knauf bzw. Schließzylinder

B Messebene

C Zustandsmeidung Magnetometer

D Zustandsmeidung Rotationssensor