DE4242432A1 - Verfahren zum Ansteuern eines Elektromagnetventils, eines Hubmagneten, eines Drehmagneten oder eines Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern ei­ nes Elektromagnetventils, eines Hubmagneten, eines Drehmagneten oder eines Relais.

Zur genauen Einstellung z. B. eines bestimmten Unter­ druckes, ist es erforderlich, daß ein Ventil für eine exakte Zeit geöffnet wird. Dazu wird das Ventil durch Anlegen einer Spannung eingeschaltet und nach einer vorgegebenen Zeit wieder ausgeschaltet. Dabei setzt sich die Einschaltzeit aus einem Anteil der zum Strom­ aufbau bis zum Beginn der Ankerbewegung reicht und ei­ ner Zeit der Bewegung des Ankers zusammen. Bei den be­ kannten Ventilen beträgt die Zeit zum Stromaufbau (12 Voltbetrieb) ca. 8 msec. Die Ankerbewegung ist in ca. 2 msec. abgeschlossen. Die Dauer des Stromaufbaus ist von der Spannung, der Zeitkonstante des Ventils und dem Stromwert bei dem die Ankerbewegung einsetzt ab­ hängig. Da diese Einflußgrößen z. B. in Automobilen großen Variationen unterliegen (z. B. Spannung 8 Volt bis 16 Volt, Temperatur -40°C bis +85°C, Wick­ lungswiderstand + -20% usw.), ändert sich die Strom­ aufbauzeit in weiten Grenzen z. B. von 4 bis 12 msec. Wenn das Ventil nun beispielsweise für 10 msec. ange­ steuert wird, so ist es möglich, daß es nicht öffnet oder aber für eine relativ unbestimmte Zeit geöffnet ist. Der einzusteilende Unterdruck ist also in breiten Grenzen undefiniert. Daneben steht bei den bisher be­ kannten Ventilen auch kaum eine Möglichkeit, eine Fehlfunktion zu erkennen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein Ven­ til für eine möglichst kurze Zeit definiert und exakt geöffnet und wieder geschlossen wird. Dabei soll das Verfahren einfach einsetzbar sein und zuverlässig und exakt funktionieren.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine spezielle Ausgestaltung zeigt Anspruch 2 und 3. Die Fehlerüberwachung ist im Anspruch 4 angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern beruht auf dem Effekt, daß, sobald sich der Anker bewegt auf­ grund der magnetischen Flußänderung eine Induktions­ spannung entsteht, die dem Anstieg des Stromes entge­ genwirkt. Der Stromanstieg wird kleiner und kann sogar negativ werden, wenn die Flußänderung sehr schnell ist. Am Ende der Ankerbewegung steigt der Strom wieder wie vorher an und nähert sich dem Endwert.

Die Auswerteeinrichtung überwacht also den Ventilstrom daraufhin, ob die Ventilstromänderung (dI/dt) Null oder negativ wird. Ist dies der Fall, dann wird ein erstes Signal gegeben, ab dem eine vorgegebene Zeit­ spanne zu laufen beginnt. Bleibt das erste Signal weg, wird nach Überschreiten der vorgegebenen Zeit ein Feh­ lersignal gegeben.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher dargestellt werden.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schema zum Einstellen des Unterdruckes in einer Druckdose, welche über ein Elektroma­ gnetventil angesteuert wird, das von einem Mi­ krokontroller überwacht wird

Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch eine andere Aus­ führung einer Ansteuerung einer Druckdose

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Ventilstro­ mes.

In Fig. 1 ist die Druckdose mit 1 bezeichnet. Sie wird von einem Elektromagnetventil 2 gesteuert, wel­ ches für einen genauen Zeitraum den Unterdruckanschluß auf den Umgebungsdruck umschaltet. Ein Mikrokontroller 3 schaltet dazu den Schalter 4, welcher den Magnetan­ ker 5 bestromt.

In Fig. 2 wird der elektrische Strom in der Ventil­ spule des Magnetankers 5 durch einen elektrischen Wi­ derstand 6 in eine proportionale Spannung umgesetzt, welche von einem Differenzierer 7 differenziert und eventuell verstärkt und einem Komparator 8 mit Hy­ terese zugeführt wird. Der Komparator 8 formt daraus ein Rechtecksignal, dessen Flanke der Mikrokontroller 3 auswertet und ab diesem Signal die Abschaltzeit er­ rechnet und ein entsprechendes Steuersignal gibt.

In Fig. 3 ist zu sehen, wie der Ventilstrom über der Zeit verläuft. Nachdem der Mikrokontroller das Ventil eingeschaltet hat, wartet er auf die Flanke des Kompa­ ratorsignal, d. h. er überwacht die Ventilstromän­ derung (dI/dt) darauf, daß sie Null oder negativ wird, ab da wird ein erstes Signal 9 gegeben, von dem ab eine vorgegebene Zeitspanne zu laufen beginnt, nach deren Ablauf der Ventilstrom abgeschaltet wird. Bleibt hingegen das erste Signal 9 aus, wird ein Fehlersignal gegeben.

Claims (4)

1. Verfahren zum Ansteuern eines Elektromagnetven­ tils, eines Hubmagneten, eines Drehmagneten oder eines Relais, dadurch dekennzeichnet, daß der Ventilstrom der den Anker bewegenden Induktions­ spule von einer Auswerteeinrichtung gemessen und überwacht wird und daß die Auswerteeinrichtung ein erstes Signal gibt, wenn die Ven­ tilstromänderung (dI/dt) Null oder negativ wird und daß ab Vorliegen des ersten Signals eine vor­ gegebene Zeitspanne zu laufen beginnt, nach deren Ablauf der Ventilstrom abgeschaltet wird.

2. Verfahren zum Ansteuern eines Elektromagnetven­ tils nach Anspruch 1, welches z. B. zeitlich ge­ nau offengehalten wird, um den Unterdruck in ei­ ner Druckdose genau einzustellen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektrische Strom in der Ven­ tilspule (5) durch einen Widerstand (6) in eine proportionale Spannung umgesetzt wird, welche differenziert, eventuell verstärkt, und einem Komparator (8) mit Hysterese zugeführt wird, der daraus ein Rechtecksignal (9) formt, dessen Flanke ein Mikrokontroller (3) auswertet und ab diesem Signal die Abschaltzeit errechnet und ein entsprechendes Steuersignal gibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Ausschalten des Ventils über dem Schalter ein spannungsbegrenzendes Element (z. B. eine Zener-Diode) angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Ausbleiben des ersten Signals ein Fehlersignal gegeben wird.