CURRENT REGULATOR FOR ELECTROMAGNETIC ACTUATOR

Abstract: 1. Current controller for electromagnetic actuators, particularly for proportional magnets used as valve driving mechanisms, which determines the actual value of the current flowing through a magnet and, taking into consideration a predetermined setpoint, supplies a corresponding pulsed control current for activating the drive, in which the frequency and/or the duty ratio between flow phase and interruption phase determine the deflection of the actuator, characterized in that the magnet (M) and a sensing resistor (R) for determining the actual value are connected in series and are arranged between two switches (S1, S2), one of which is connected to the supply voltage (Uv ) and the other one of which is connected to earth and which are jointly opened and closed for generating the pulsed control current (I), and that the series circuit consisting of the magnet (M), the sensing resistor (R) and the switch (S1) connected to the supply voltage, is connected in parallel with a first diode (D1) and the series circuit consisting of sensing resistor (R), magnet (M) and the switch (S2) connected to earth is connected in parallel with a second diode (D2) which are only conductive for the induced current occuring when the switches (S1, S2) are opened.

Description: Stromregler für elektromagnetische Stellantriebe Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Stromregler nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits Leistungsstromregler zur Aussteuerung von Proportionalmagneten bekannt, die als Ventilantriebe eingesetzt werden können. Bei den bekannten Stromreglern wird eine dem Istwert des Erreger stromes proportionale Spannung an einem Messwiderstand abgegriffen, die in einer Regeleinrichtung mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird. Die Regeleinrichtung arbeitet im Schaltregelbetrieb, so dass Flussphase und Löschphase abwechselnd auftreten. Entsprechend tritt abwechselnd Erregerstrom und induzierter Strom auf, so dass auch von einem getakteten Steuer strom gesprochen werden kann. Die bekannten Stromregler haben jedoch den Nachteil, dass mit dem Messwiderstand nur der Erreger strom, der während der Flussphase fliesst, gemessen und überwacht werden kann. Zur Überwachung der Löschphase ist bei den bekannten Stromreglern ein zusätzlicher Messwiderstand erforderlich, der vom induzierten Strom durchflossen wird. Die bekannten Stromregler sind durch die Verwendung von zwei Messwiderständen im Aufbau aufwendig und erfordern arbeitsintensive Abgleichvorgänge. Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemässe Stromregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass mit nur einem einzigen Messwiderstand der Erreger strom in der Fluss phase und der induzierte Strom in der Löschphase überwacht werden kann. Die Anordnung mit nur einem Messwiderstand erfordert einen geringeren Materialaufwand als Stromregler bekannter Bauart. Ausserdem kann ein Abgleich auf die jeweiligen Einsatzbedingungen einfacher vorgenommen werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stromreglers möglich. Es ist vorteilhaft, zwei Dioden so anzuordnen, dass sie während der Flussphase sperren und während der Löschphase eine Rückspeisung des induzierten Stromes bewirken. Der den Messwiderstand durchfliessende Strom fliesst während dieser beiden Phasen stets in der gleichen Richtung, wodurch sich die Messanordnung für den den Magneten durchfliessenden Strom verhältnismässig einfach realisieren lässt. Durch die Rückspeisung des induzierten Stromes während der Löschphase lässt sich die Verlustleistung beträchtlich verringern. Bei dem erfindungsgemässen Stromregler kann auf einfache Weise eine Überwachungseinrichtung eingesetzt werden, die sowohl während der Flussphase als auch während der Löschphase den Steuer strom überwacht, um einen möglichen Kurzschluss sofort erkennen zu können. In diesem Fall kann die Überwachungseinrichtung den Steuer strom begrenzen, so dass eine Zerstörung elektronischer Bauelemente vermieden wird. Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur zeigt einen Stromregler der aus einem Regelund Überwachungsteil 1 und einer Endstufe 2 besteht. Die Endstufe 2 ist über eine Leitung 3 mit der Versorgungsspannung Uv verbunden. Die Versorgungsspannung UV kann beispielsweise zwischen 20 und 40 Volt liegen. Die Endstufe 2 stellt eine Leistungsstufe dar, die einen Magneten M speist. Bei diesem Magneten kann es sich insbesondere um einen Proportionalmagneten eines elektromagnetischen Ventilantriebes handeln. Der Magnet M wird mit einem getakteten Steuer strom I gespeist. Zu diesem Zweck ist ein erster Schalter Sl und ein zweiter Schalter S2 vorgesehen, die gemeinsam mit einer Frequenz zwischen beispielsweise 1 und 3 kz geschlossen und geöffnet werden. Sind die Schalter Sl, S2 geschlossen, fliesst der Erreger strom über die Leitung 3, den Schalter Sl, einen nachgeschalteten Messwiderstand R, den Magneten M und den zweiten Schalter S2 nach Masse. Werden die Schalter dann in die hier dargestellte, offene Stellung verbracht, fliesst ein induzierter Strom über zwei Dioden Dl und D2 zur Leitung 3. Bei geschlossenen Schaltern S1, S2 spricht man von der Flussphase, bei geöffneten Schaltern Sl, S2 von der Löschphase. Der Messwiderstand R und der Magnet M werden während beider Phasen in der angegebenen Richtung vom Steuerstrom durchflossen, der sich aus dem Erreger strom während der Flussphase und dem induzierten Strom während der Löschphase zusammensetzt. Während der Löschphase wird der durch die Selbstinduktion hervorgerufene induzierte Strom in die Leitung 3 zurückgespeist, die mit einem Kondensator C verbunden ist. Der Stromverlauf während der Löschphase ist durch entsprechende Pfeile neben den Dioden Dl, D2 angegeben. In der Flussphase sind diese beiden Dioden gesperrt. Bei der dargestellten Endstufe 2 handelt es sich um eine Schaltung mit Schnellöschung. Die Schalter S1, S2 werden vorzugsweise durch Leistungsschalttransistoren realisiert, die sich in bekannter Weise durch eine geeignete Ansteuerschaltung betätigen lassen. Der am Messwiderstand R auftretende Spannungsabfall stellt eine dem Istwert des Steuerstromes I proportionale Grösse dar, die einem im Regel- und Überwachungsteil 1 enthaltenen Differenzverstärker 4 eingangsseitig zugeführt wird. Der Ausgang des Differenzverstärkers 4 ist mit dem positiven Eingang eines Folgeverstärkers 5 verbunden. Am negativen Eingang des Folgeverstärkers 5 wird der maximal zulässige Strom eingestellt. Der Ausgang des Folgeverstärkers 5 ist mit dem negativen Eingang eines Zweipunktreglers 6 und mit einer Überwachungseinrichtung 7 verbunden. Dem positiven Eingang des Zweipunktreglers 6 wird ein Sollwert zugeführt, mit dem der Steuerstrom l eingestellt wird. Die Überwachungseinrichtung 7 dient zur Erkennung eines möglichen Kurzschlusses, um die Schalter S1, S2 in einem solchen Störungsfall offen zu halten. Nach Ablauf der Zeitkonstante des Monoflops wird zyklisch abgefragt, ob der Kurzschluss noch vorliegt. Der Zweipunktregler 6 besitzt eine Schalthysterese. Solange der an seinem negativen Eingang anliegende Istwert kleiner als der an seinem positiven Eingang anliegende Sollwert ist, schaltet der Zweipunktregler 6 die Schalter Sl, S2 ein. Der Strom steigt nun solange an, bis der äquivalente Istwert grösser als der Sollwert U5 wird. Wird dieser Zustand erreicht, betätigt der Zweipunktregler 6 die Schalter Sl, S2 und öffnet diese. Sinkt der Istwert wieder auf einen bestimmten Wert ab, schliesst der Zweipunktregler 6 die Schalter S1, S2 wieder. Der Zweipunktregler 6 arbeitet als Komperator mit einer Hysterese, die die Welligkeit des Steuerstromes I bestimmt. Die Überwachungseinrichtung 7 arbeitet als Monoflop, welches beim Überschreiten eines bestimmten Grenzspitzenstromes die Endstufe 2 für eine definierte Zeit vollständig abschaltet. Dadurch ist der Stromregler gegen Überlast, bedingt durch Masseschluss bzw. Kurzschluss der Magnetanschlüsse, geschützt.

Claims: Ansprüche l. Stromregler für elektromagnetische Stellantriebe, insbesondere für als Ventilantriebe verwendete Proportionalmagnete, der den Istwert des einen Magneten durchfliessenden Stromes ermittelt und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Sollwertes einen entsprechenden, getakteten Steuer strom zur Betätigung des Antriebes liefert, bei dem die Frequenz und/oder das Tastverhältnis zwischen Flussphase und Löschphase die Auslenkung des Stellantriebes bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Magneten (M) ein einziger Messwiderstand (R) zur Ermittlung des Istwertes in Reihe geschaltet ist, der von dem in der Flussphase auftretenden Erreger strom und von dem in der Löschphase auftretenden induzierten Strom in gleicher Richtung durchflossen wird. 2. Stromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (M) und der Messwiderstand (R) zwischen zwei Schaltern (ski, S2) angeordnet sind, von denen der eine mit der Versorgungsspannung (UV) und der andere mit Masse verbunden ist und die von einem Zweipunktregler (6) zur Erzeugung des getakteten Steuerstromes (I) gemeinsam geöffnet und geschlossen werden, und dass der Reihenschaltung, bestehend aus dem Magneten (M), dem Messwiderstand (R) und dem mit der Versorgungsspannung ver bundenen Schalter (S1), eine erste Diode (Dl) und der Reihenschaltung, bestehend aus Messwiderstand (R), Magnet (M) und dem mit Masse verbundenen Schalter (32) eine zweite Diode parallel geschaltet ist, die nur für den bei geöffneten Schaltern (S1, S2) auftretenden induzierten Strom durchlässig sind. 3. Stromregler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinrichtung (7) zur Kurzschlusserkennung vorgesehen ist, die sowohl während der Flussphase als auch während der Löschphase den Steuer strom (I) überwacht.

Inventors: ANDREE REINHOLD, DIPL.-ING.MT
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1984
Main classification: F02D41
IPC codes: H03K17, F02D41