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DE19644920B4 - Device for detecting the position of an actuator of an actuator - Google Patents

Device for detecting the position of an actuator of an actuator Download PDF

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DE19644920B4
DE19644920B4 DE19644920A DE19644920A DE19644920B4 DE 19644920 B4 DE19644920 B4 DE 19644920B4 DE 19644920 A DE19644920 A DE 19644920A DE 19644920 A DE19644920 A DE 19644920A DE 19644920 B4 DE19644920 B4 DE 19644920B4
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Abstract

Einrichtung zum Erkennen der Position eines Stellelements (5) mit einem Stellglied (1) zum Stellen des Stellelements (5), wobei das Stellglied (1) ein Elektromagnet mit zwei Spülen (3.1;3.2) ist, die unter Zwischenschaltung je eines von einer Steuereinheit (10) ansteuerbaren Schalters (6, 7) in einem Stromkreis liegen und durch die Steuereinheit (10) in Abhängigkeit eines eingebbaren Befehls entweder der eine Schalter (6) oder auch der andere Schalter (7) betätigbar ist, mit einer Messeinrichtung, durch die Induktivitätswerte der Spulen erfassbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (1) bistabil ist und das Stellelement (5) in seine Endpositionen fahrbar und in der angefahrenen Endposition stromlos gehalten wird, wobei in Komparatoren (11, 12) vorgegebene Induktivitätswerte gespeichert sind und die jeweils erfassten Induktivitätswerte mit den vorgegebenen Induktivitätswerten verglichen werden und wobei die Unterschreitung eines vorgegebenen Induktivitätswertes ein Maß für die eine Endposition und die Überschreitung des vorgegebenen Induktivitätswertes ein Maß für die andere Endposition ist und von den Komparatoren (11, 12) entsprechend der erfassten Induktivitätswerte Ausgangssignale an die Steuereinheit (10) abgebbar sind.Device for recognizing the position of an actuator (5) with an actuator (1) for adjusting the actuator (5), the actuator (1) being an electromagnet with two sinks (3.1; 3.2), each of which is interposed by a control unit (10) controllable switch (6, 7) lie in a circuit and by the control unit (10) depending on an input command either one of the switches (6) or the other switch (7) can be actuated, with a measuring device through which Inductance values of the coils can be detected, characterized in that the actuator (1) is bistable and the actuating element (5) can be moved into its end positions and is kept currentless in the end position approached, predetermined inductance values being stored in comparators (11, 12) and the inductance values recorded in each case are compared with the predefined inductance values and the undershoot of a predefined inductance value A measure of the one end position and the exceeding of the predetermined inductance value is a measure of the other end position and output signals can be output by the comparators (11, 12) to the control unit (10) in accordance with the detected inductance values.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erkennung der Position eines Stellelementes eines Stellgliedes gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device to detect the position of an actuator of an actuator according to the characteristics the preamble of claim 1.

Solche Einrichtungen sind bekannt und weisen Sehalter auf, die von dem Stellelement des Stellgliedes bei Erreichen einer vorgegebenen Position betätigt werden und ein entsprechendes Signal erzeugen. Solche Schalter sind jedoch aufgrund von unzähligen Betätigungen durch das Stellelement verschleißanfällig, benötigen Bauraum und müssen verkabelt werden. Weniger verschleißanfällige Einrichtungen, die kapazitiv, induktiv oder optisch die Position des Stellelementes erfassen, sind kostenintensiv und benötigen ebenso Bauraum sowie eine entsprechende Verkabelung.Such devices are known and have sight holders that are provided by the actuator of the actuator be actuated when a predetermined position is reached and a corresponding one Generate signal. However, such switches are due to countless operations susceptible to wear due to the control element, require installation space and must be wired become. Facilities less prone to wear, the capacitive, inductive or optical the position of the actuator capture, are cost-intensive and also require installation space as well appropriate wiring.

Aus der DE 31 16 316 C2 ist eine Stelleinrichtung für ein Stellglied bekannt, das abhängig von den Signalen eines Sollwertgebers von den Ankern zweier einfach wirkender Magnete aus einer Mittelstellung nach entgegengesetzten Richtungen in Arbeitsstellungen auslenkbar ist. Die Lage des Stellgliedes wird in einer Messeinrichtung induktiv ermittelt und diese Istwerte mit einem Regelkreis zum Ausregeln der abweichenden Lage des Stellgliedes von einer Stellgröße genutzt.From the DE 31 16 316 C2 An actuating device for an actuator is known which, depending on the signals from a setpoint generator, can be deflected by the armatures of two single-acting magnets from a central position in opposite directions into working positions. The position of the actuator is determined inductively in a measuring device and these actual values are used with a control loop to correct the deviating position of the actuator from a manipulated variable.

Die DE 34 33 204 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb von motorischen Schließteilen für Öffnungen, mit einer Schutzschaltung zum Unterbrechen der Schließbewegung. Dazu ist ein die Iststellung des Schließteils erfassender Positions-Istwertgeber vorgesehen und diesem zur Bildung des Geschwindigkeitssignals eine Differenzierstufe nachgeschaltet.The DE 34 33 204 A1 relates to a device for driving motorized closing parts for openings, with a protective circuit for interrupting the closing movement. For this purpose, a position actual value sensor that detects the actual position of the closing part is provided and a differentiating stage is connected downstream of it to form the speed signal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erkennung der Position eines Stellelementes eines Stellgliedes bereitzustellen, die die geschilderten Nachteile vermeidet.The invention is therefore the object based, a device for detecting the position of an actuator to provide an actuator, the disadvantages described avoids.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This task is due to the characteristics of claim 1 solved.

Dies hat den Vorteil, daß die Verkabelung zwischen der Steuereinheit und dem Stellglied zum einen genutzt wird, um das Stellglied anzusteuern, zum anderen aber auch ausgenutzt wird, um einen Parameter des Stellgliedes nach einer Ansteuerung auszuwerten, wobei der ausgewertete Parameter ein Maß für die Position ist. Im einfachsten Fall kann davon ausgegangen werden, daß dann, wenn beispielsweise die Spannung (Parameter) über die Steuereinheit an dem Stellglied eingeschaltet wurde, daß dieses eine Funktion ausgeführt hat und dann, wenn die Spannung ausgeschaltet wurde, die ausgeführte Funktion wieder rückgängig gemacht wurde. Da somit die Verkabelung zwischen der Steuereinheit und dem Stellglied sowohl zum Ansteuern als auch zum Erfassen der Position des Stellelementes des Stellgliedes ausgenutzt wird, wird die erforderliche Verkabelung auf ein Mindestmaß beschränkt, wobei weitere Sensoren wie beispielsweise Schalter oder Hall-Sensoren o.ä. zur Erkennung der Position des Stellelementes entfallen können.This has the advantage that the wiring between the control unit and the actuator is used on the one hand to to control the actuator, but is also used, in order to evaluate a parameter of the actuator after activation, where the evaluated parameter is a measure of the position. In the simplest Case it can be assumed that if, for example the voltage (parameter) over the control unit on the actuator has been switched on performed a function and then, when the power is turned off, the function performed undone again has been. Since the wiring between the control unit and the Actuator for both controlling and detecting the position of the actuator of the actuator is used, the required Cabling is kept to a minimum, whereby other sensors such as switches or Hall sensors etc. to Detection of the position of the control element can be omitted.

Es ist denkbar, daß beliebige Positionen und auch eine beliebige Anzahl von Positionen von der Steuereinheit ausgewertet werden. So wird beispielsweise bei Überschreiten eines vorgebbaren Parameterwertes davon ausgegangen, daß eine Endposition und beispielsweise bei Unterschreitung eines weiteren Parameterwertes die andere Endposition erreicht ist. Denkbar ist aber auch, bei Erreichen eines vorgebbaren Parameters oder mehrerer vorgebbarer Parameter eine Funktion auszulösen, die von der erreichten Position abhängig ist.It is conceivable that any Positions and also any number of positions from the control unit be evaluated. For example, if a predeterminable value is exceeded Parameter values assumed that an end position and for example if another parameter value is undershot, the other end position is reached. But it is also conceivable when a predefinable one is reached Parameters or several predefinable parameters to trigger a function that depending on the position reached is.

Da die Steuereinheit intern oder extern eine Einrichtung zum Vergleichen des Parameters entsprechend der einen Position mit einem Parameter entsprechend der weiteren Position aufweist, kann eindeutig festgestellt werden, in welcher der beiden Positionen sich das Stellglied eines Stellelementes befindet.Since the control unit internally or externally a device for comparing the parameter accordingly one position with a parameter corresponding to the other Position, it can be clearly determined in which of the two positions is the actuator of an actuator.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben und im folgenden beschrieben sowie in den Figuren gezeigt.Further configurations of the inventions are in the subclaims indicated and described below and shown in the figures.

Es zeigen:Show it:

1: eine Schaltung zur Messung der Induktivität, 2: ein Schaltsystem, verwendet bei einem Schließsystem, beispielsweise für Türen bei Fahrzeugen. 1 : a circuit for measuring the inductance, 2 : a switching system used in a locking system, for example for doors in vehicles.

1 zeigt eine Schaltung zur Messung einer Induktivität, wobei mit der Bezugsziffer 1 das Ersatzschaltbild eines Stellgliedes bezeichnet ist, das einen ohmschen Widerstand 2 sowie eine Spule 3 aufweist. In an sich bekannter Weise kann nach Anlegen eines Rechteckimpulses durch einen Oszillator 4 ein Parameter wie die Spannung am Stellglied 1 oder der Strom durch das Stellglied 1 ermittelt werden. Als weiterer Parameter steht auch die Zeitkonstante zur Verfügung. 1 shows a circuit for measuring an inductance, with the reference numeral 1 the equivalent circuit diagram of an actuator is called an ohmic resistance 2 as well as a coil 3 having. In a manner known per se, a rectangular pulse can be applied by an oscillator 4 a parameter like the voltage at the actuator 1 or the current through the actuator 1 be determined. The time constant is also available as a further parameter.

2 zeigt nun ein Schaltungssystem, das auf der Funktionsweise gemäß 1 basiert. Bei dem in 2 gezeigten Stellglied 1 handelt es sich um ein bistabiles Stellglied mit zwei Spulen 3.1 und 3.2, wobei das Stellglied 1 als Elektromagnet ausgebildet ist. In Abhängigkeit von der Bestromung einer der Spulen 3.1 oder 3.2 wird ein Stellelement 5 des Stellgliedes 1 eingefahren und in dieser einen Endposition stromlos gehalten oder ausgefahren (gestrichelte Stellung) und in dieser weiteren Endposition ebenfalls stromlos gehalten. Über unabhängig voneinander betätigbare Schalter 6 und 7, wobei der Schalter 6 der Spule 3.1 und der Schalter 7 der Spule 3.2 zugeordnet ist, können diese getrennt voneinander angesteuert werden, um das Stellelement 5 zwischen seinen beiden Endpositionen zu bewegen. Der Schalter 6 ist über eine Steuerleitung 8 und der Schalter 7 über eine Steuerleitung 9 mit einer Steuereinheit 10 verbunden, wobei die Steuereinheit 10 in Abhängigkeit eines eingegebenen Befehles (manuell, automatisch, über Fernbedienung o.ä.) entweder den Schalter 6 oder den Schalter 7 kurzzeitig betätigt. Dadurch wird das Stellglied 1 betätigt und über Komparatoren 11 und 12 jeweils ein Parameter des Stellgliedes 1 (bzw. der Spulen 3.1 und 3.2) gemessen, wobei es sich in vorteilhafter Weise um die Zeitkonstanten der beiden Spulen handelt. In Abhängigkeit der Position des Stellelementes 5 ergeben sich unterschiedliche Parameter für die beiden Spulen 3.1 und 3.2, so daß beispielsweise die Unterschreitung eines vorgebbaren Induktivitätwertes ein Maß dafür ist, daß das Stellelement 5 ausgefahren ist und bei Überschreitung das Stellelement 5 eingefahren ist, was von den Komparatoren 11 und 12, in denen der vorgebbare Induktivitätswert gespeichert ist, erfaßt wird und diese ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuereinheit 10 abgeben. Wie in 2, gezeigt ist, können die beiden Komparatoren 11 und 12 (gestrichelt dargestellt) auch innerhalb der Steuereinheit 10 angeordnet sein. Der Eingabebefehl zur Positionsänderung des Stellelementes 5 erfolgt über einen Eingang 13, wobei dabei auch weitere Eingabebefehle oder sonstige Kriterien berücksichtigt werden können. Die erfaßte Position des Stellelementes 5 wird über einen Ausgang 14 zur weiteren Verarbeitung oder Auslösung weiterer Funktionen abgegeben. 2 now shows a circuit system that works according to the 1 based. At the in 2 shown actuator 1 is a bistable actuator with two coils 3.1 and 3.2 , with the actuator 1 is designed as an electromagnet. Depending on the current supply to one of the coils 3.1 or 3.2 becomes an actuator 5 of the actuator 1 retracted and kept currentless in this one end position or extended (dashed position) and also kept currentless in this further end position. Via independently operable switches 6 and 7 , where the switch 6 the coil 3.1 and the switch 7 the coil 3.2 is assigned, these can be controlled separately from each other to the control element 5 to move between its two end positions. The desk 6 is via a control line 8th and the switch 7 via a control line 9 with a control unit 10 connected, the control unit 10 depending on an entered command (manual, automatic, via remote control or similar) either the switch 6 or the switch 7 actuated briefly. This will make the actuator 1 actuated and via comparators 11 and 12 one parameter each of the actuator 1 (or the coils 3.1 and 3.2 ) measured, which is advantageously the time constant of the two coils. Depending on the position of the control element 5 there are different parameters for the two coils 3.1 and 3.2 , so that, for example, falling below a predeterminable inductance value is a measure of the fact that the control element 5 is extended and the control element when exceeded 5 what is brought in by the comparators 11 and 12 , in which the predeterminable inductance value is stored, and this detects a corresponding output signal to the control unit 10 submit. As in 2 , is shown, the two comparators 11 and 12 (shown in dashed lines) also within the control unit 10 be arranged. The input command for changing the position of the control element 5 takes place via an entrance 13 , whereby further input commands or other criteria can also be taken into account. The detected position of the control element 5 will have an output 14 submitted for further processing or triggering further functions.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erkennung der Position eines Stellelementes eines Stellgliedes, das als bistabiler Elektromagnet ausgebildet ist, ist in der Verwendung bei einem Schließsystem, insbesondere bei einem Türschloß für Kraftfahrzeuge, zu sehen, bei dem durch das Stellelement direkt oder indirekt der Kraftübertragungsweg zwischen einer Handhabe und einem Element des Schließsystemes, insbesondere einer Sperrklinke, unterbrochen oder geschlossen wird. In diesem Zusammenhang wird auf die Verwendung eines in der deutschen Offenlegungsschift DE 196 19 849 A1 Anmeldetag 17.05.1996) beschriebenen Schließsystem verwiesen.A preferred area of application of the device according to the invention for recognizing the position of an actuating element of an actuating element, which is designed as a bistable electromagnet, can be seen in the use in a locking system, in particular in a door lock for motor vehicles, in which the force transmission path is directly or indirectly through the actuating element between a handle and an element of the locking system, in particular a pawl, is interrupted or closed. In this context, the use of one in the German disclosure document DE 196 19 849 A1 Filing date May 17, 1996).

Claims (4)

Einrichtung zum Erkennen der Position eines Stellelements (5) mit einem Stellglied (1) zum Stellen des Stellelements (5), wobei das Stellglied (1) ein Elektromagnet mit zwei Spülen (3.1; 3.2) ist, die unter Zwischenschaltung je eines von einer Steuereinheit (10) ansteuerbaren Schalters (6, 7) in einem Stromkreis liegen und durch die Steuereinheit (10) in Abhängigkeit eines eingebbaren Befehls entweder der eine Schalter (6) oder auch der andere Schalter (7) betätigbar ist, mit einer Messeinrichtung, durch die Induktivitätswerte der Spulen erfassbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (1) bistabil ist und das Stellelement (5) in seine Endpositionen fahrbar und in der angefahrenen Endposition stromlos gehalten wird, wobei in Komparatoren (11, 12) vorgegebene Induktivitätswerte gespeichert sind und die jeweils erfassten Induktivitätswerte mit den vorgegebenen Induktivitätswerten verglichen werden und wobei die Unterschreitung eines vorgegebenen Induktivitätswertes ein Maß für die eine Endposition und die Überschreitung des vorgegebenen Induktivitätswertes ein Maß für die andere Endposition ist und von den Komparatoren (11, 12) entsprechend der erfassten Induktivitätswerte Ausgangssignale an die Steuereinheit (10) abgebbar sind.Device for recognizing the position of an actuator ( 5 ) with an actuator ( 1 ) for positioning the control element ( 5 ), the actuator ( 1 ) an electromagnet with two sinks ( 3.1 ; 3.2 ), which is interposed by a control unit ( 10 ) controllable switch ( 6 . 7 ) in a circuit and by the control unit ( 10 ) depending on an inputable command either the one switch ( 6 ) or the other switch ( 7 ) can be actuated with a measuring device by means of which inductance values of the coils can be detected, characterized in that the actuator ( 1 ) is bistable and the control element ( 5 ) can be moved into its end positions and kept currentless in the approached end position, with comparators ( 11 . 12 ) predefined inductance values are stored and the respectively recorded inductance values are compared with the predefined inductance values and the undershoot of a predefined inductance value is a measure for one end position and the exceedance of the predefined inductance value is a measure for the other end position and by the comparators ( 11, 12 ) output signals to the control unit according to the detected inductance values ( 10 ) are dispensable. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem Schließsystem, bei dem durch das Stellelement (5) direkt oder indirekt der Kraftübertragungsweg zwischen einer Handhabe und einem Element des Schließsystems unterbrochen oder geschlossen ist.Device according to claim 1, characterized by the use in a locking system in which the actuating element ( 5 ) the power transmission path between a handle and an element of the locking system is interrupted or closed directly or indirectly. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Schließsystem ein Türschloss eines Kraftfahrzeugs ist.Device according to claim 2, characterized in that the locking system a door lock of a motor vehicle. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Element des Schließsystems eine Sperrklinke ist.Device according to one of claims 2 and 3, characterized that the element of the locking system is a pawl.
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Owner name: SIEMENS AG, 80333 MUENCHEN, DE

8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

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