DE3543055C1 - Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromagneten - Google Patents

Description

Beschreibung Diese Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch. Aus der DE-OS 33 26 605 oder der DE-OS 22 51 472 sind Schaltungen bekannt, die es gestatten, die Hublage des Ankers eines Magneten zu überwachen, wobei insbesondere auch in der DE-OS 22 51 472 der Wechselstromanteil durch die Magnetspule als Information ausgenutzt wird.

Die Erfindung geht von einer getakteten Stromversorgung in der Haltephase für den Elektromagneten

ίο aus, wobei der Versorgungsstrom für den Elektromagneten stets dann abgeschaltet wird, wenn er einen oberen Grenzwert überschreitet, und wiederum eingeschaltet wird, wenn er einen unteren Grenzwert unterschreitet. Während des Einschaltvorganges steigt der Stromfluß aufgrund der Induktivität des Magneten nicht schlagartig an, und während des Abschaltvorganges fällt er nicht schlagartig ab, wobei eine Freilaufschaltung für eine längere Aufrechterhaltung eines Stromdurchflusses durch den Magneten sorgen kann.

Da die Regelung für die Stromversorgung von einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert abhängig ist, gehen in die sich ausbildende Taktfrequenz verschiedene Faktoren ein.
So ist die Taktfrequenz abhängig von der Versorgungsspannung, von der Temperatur der Spule und von der Induktivität des Magneten.

Überraschenderweise sind die durch Temperaturänderungen und auch durch die Änderung der Versorgungsspannung hervorgerufenen Abweichungen in der Taktfrequenz vernachlässigbar klein gegenüber den Abweichungen, die durch die Induktivitätsänderungen des Magneten hervorgerufen werden aufgrund der Tatsache, daß der Magnet im Arbeitszustand, also mit angezogener Ankerplatte eine deutlich andere Induktivität besitzt als in Ruhestellung, in dem die Ankerplatte von den Polflächen beabstandet ist.

Erfindungsgemäß wird die dadurch hervorgerufene Änderung der Taktfrequenz ausgewertet, so daß die zuverlässige Erkennung möglich ist, ob der Magnet die

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines einen Anker anziehenden Elektromagneten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine derartige Schaltung mit allen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen ist der DE-OS 24 25 585 entnehmbar. Die dort bekannte Schaltung steuert zur Energieeinsparung den den Anker anziehenden Elektromagneten in der Haltephase mit einer 40 Ankerplatte angezogen hat oder nicht, getakteten Stromversorgung an, wobei jeweils während Erfindungsgemäß ist gleichzeitig vorgesehen, daß bei

des abgeschalteten Stromes eine Freilaufschaltung für den Stromabfluß durch den Elektromagneten sorgt. Bei Überschreiten eines oberen Schwellwertes wird die getaktete Stromversorgung abgeschaltet und bei Unterschreiten eines unteren Schwellwertes wieder eingeschaltet.

Dabei existiert jedoch das Problem, daß die Haltephase erst dann anlaufen kann, wenn der Anker zuverlässig vom Magneten angezogen wurde, da der Halte- so strom zwar ausreichend ist, um einen angezogenen Anker in der Arbeitsstellung zu halten, jedoch nicht, um den Anker anzuziehen.

Beispielsweise aus der DE-OS 26 01 799 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der durch einen Fühler der Betriebszustand des Elektromagnetsystems erfaßt wird und, entsprechend dem Meßergebnis, die Erregerleistung des Elektromagnetsystems verändert werden kann.

Weiterhin ist es wünschenswert, bei einer Fehlfunktion sofort die einwandfreie Funktion wieder herzustellen, d. h. auf eine Fehlermeldung soll reagiert werden.

Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die es ermöglicht, festzustellen, ob der Anker eines Elektromagneten sich in der Arbeits- oder in der Ruhestellung befindet, wobei die Schaltung darüber hinaus bei einem auftretenden Fehler für eine Fehlerkorrektur sorgt.

Auslösen des Fehlersignales der Ansteuervorgang erneut gestartet wird, damit der fehlerhaft nicht angezogene Anker des Magneten umgehend in die Soll-Lage gebracht wird.

Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des zeitlichen Stromverlaufs zur Erläuterung der Erfindung; und

Fig. 2 eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.

In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, in der ein elektromagnetischer Verbraucher 10 eine parallel dazu liegende Freilaufschaltung 12 besitzt, was durch eine Diode angedeutet ist Dieser elektromagnetische Verbraucher 10 mit seiner Freilaufschaltung 12 ist an einer Versorgungsspannung 14 mit seiner einen Seite angeschlossen, die andere Seite ist bei 16 mit Masse verbunden.

Durch das Öffnen einer Endstufe 18, die hier als Transistor angedeutet ist, ist es möglich, den Strom vom Pluspol 14 durch den elektromagnetischen Verbraucher 10 zum Masseanschluß 16 fließen zu lassen. Ist die Endstufe 18 gesperrt, fließt der Strom von der Spule 10 über seine Freilaufschaltung 12.

Im Freilaufkreis 10,12 ist ein Meßwiderstand 26 vor-

. gesehen, an dem über eine Leitung 24 eine Information über die Stromstärke abgegriffen wird. Diese Information wird einer Regelungsschaltung 22 zugeführt, die außerdem über einen Eingang 20 externe Steuersignale erhält.

Zur Diskussion der Beschaltung des elektromagnetischen Verbrauchers 10 wird auf Fig. 1 zurückgegriffen. Wenn der Anker des Elektromagneten 10 sich in seiner angezogenen Stellung befindet, ist es zum Halten des Ankers notwendig, einen gewissen Haltestrom fließen zu lassen, wobei der Haltestrom zwischen einem oberen Stromwert I|, und einem unteren Stromwert h schwanken kann. Wird also die Endstufe 18 geöffnet, steigt der Strom an, bis er den Wert Ii erreicht hat. In diesem Fall sperrt die Regelungseinheit 22 die Endstufe 18, so daß der Strom nicht weiter ansteigen kann, sondern durch die Freilaufschaltung 12 abfließt. Dabei fällt jedoch die Stromstärke ab, abhängig von einigen Parametern, wobei die Induktivität des Elektromagneten 10 in einem Maße eingeht, daß die übrigen Parameter vernachlässigbar sind. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß die übrigen Parameter wie Versorgungsspannung den Stromanstiegsteil der Kurve beeinflussen, dessen Anteil an einer Frequenzperiode in der Regel kleiner als 25% ist. Die Zeitdauer des wesentlich längeren abfallenden Teils wird im wesentlichen durch die Induktivität bestimmt. Hat der Strom den unteren Wert I₂ erreicht, steuert die Regelung 22 über eine Treiberstufe 28 die Endstufe 18 wiederum an, so daß der Strom wieder auf den Wert Ii ansteigen kann.

In Fig. 1 ist die Anstiegsphase mit dem Buchstaben A bezeichnet, die abfallende Phase mit dem Buchstaben B. Die Zeitdauer des Intervalls A +B bestimmt die Frequenz der Taktung.

Dieser Frequenzwert ist am Ausgang der Regelschaltung 22, dort sogar als sauberes Rechtecksignal, abgreifbar und wird einem Frequenzmeßglied 30 zugeführt. Das Frequenzmeßglied 30 erfaßt diese Frequenz und vergleicht sie mit einem vorgegebenen Referenzwert, und bei einer allzu großen Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert gibt das Frequenzglied 30 ein Fehlersignal an die Regelschaltung 22 ab.

In Fig. 1 sind die Kurven für die Frequenz des Taktstromes für den elektromagnetischen Verbrauch 10 für die beiden verschiedenen Stellungen der Ankerplatte dargestellt und mit den Buchstaben K\ und K2 bezeichnet. Ein Vergleich läßt unschwer erkennen, daß die Frequenz der Kurven eine deutliche Änderung erfährt, je nach dem, ob die Ankerplatte angezogen ist oder nicht. Die Frequenzänderung beträgt dabei bis zu 50%, so daß hier ein signifikanter und leicht auswertbarer Wert vorliegt, um festzustellen, ob die Ankerplatte angezogen wurde oder nicht.

Ergibt die Auswertung der Frequenz, daß die Ankerplatte nicht angezogen ist, wird in der Regelschaltung 22, die diese Information von dem Frequenzmeßglied 30 erhalten hat, ein Signal erzeugt, und ein erneuter Einschaltvorgang in Gang gesetzt. Beim Einschaltvorgang wird ein erster Einschaltstrom mit hoher Amplitude erzeugt, während die Stromstärke des anschließenden Haltestromes deutlich geringer sein kann und eine Stromstärke hat, die nur etwa 20% des maximalen Einschaltstromes beträgt.

Die erfindungsgemäße Schaltung kann verwendet werden, um ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, das in seinen Endlagen durch elektromagnetische Kraft gehalten ist, anzusteuern. Die Arbeitslage des Ankers entspricht einem erregten Magneten, der das Gaswechselventil in Öffnungsstellung hält, die zweite Arbeitslage entspricht der Erregung eines zweiten Magneten, der das Gaswechselventil in Schließstellung hält. Da hier eine Fehlfunktion zum Ausfall des Verbrennungsvorganges führen würde, ist die sofortige und zuverlässige Erkennung wesentlich. Sobald durch die erfindungsgemäße Funktionsüberwachung ein Ausfall des Systems gemeldet wird, wird ein Neustart veranlaßt, um das Gaswechselventil in die beabsichtigte Arbeitsstellung zu bringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

- Leerseite -

Claims (3)

1 Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines einen Anker anziehenden Elektromagneten, wobei der Elektromagnet zu Beginn der Ansteuerphase von einem größeren Erregungsstrom und anschließend in der Haltephase von einem geringeren Haltestrom durchflossen wird, und in der Haltephase mit getakteter Stromversorgung angesteuert wird, die bei Überschreiten eines oberen Schwellwertes abgeschaltet und bei Unterschreiten eines unteren Schwellwertes eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Taktfrequenz während der Haltephase von einem Frequenzmeßglied (30) erfaßt und mit einem vorgegebenen Frequenzwert verglichen wird, und bei Überschreiten einer Maximalabweichung ein Fehlersignal ausgelöst wird,

b) bei Auslösen des Fehlersignals der Ansteuervorgang über die Regelschaltung (22) erneut gestartet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalabweichung von der Sollfrequenz ca. 20 % beträgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzmeßglied (30) die Frequenz am Ausgang der Regelschaltung (22) abgreift.