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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil.
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Die
Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat bereits eine Steuerschaltung
für ein
elektromagnetisches Ventil in der Japanischen Patentanmeldung 10-30979
vorgeschlagen, wie in 1 gezeigt ist.
In 1 ist die Steuerschaltung
für ein
elektromagnetisches Ventil A vorgesehen, das einen Verbindungspfad öffnet/schließt, der
eine Verbindung zwischen einer Auslaßkammer und einer Kurbelkammer eines
Schiefscheibenkompressors variabler Verdrängung herstellt. Die Steuerschaltung
weist ein elektromagnetisches Solenoid 1, das belastungsgesteuert über ein
Halbleiterschaltelement 2 und das eine Spule 1a und
einen in die Spule 1a eingeführten Kolben 1b aufweist,
und eine Schutzdiode 8 für das Halbleiterschaltelement 2,
die parallel zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 geschaltet
ist, auf. Die Steuerschaltung weist auf (a) einen Stromspannungswandler 9 zum
Wandeln eines Rechteckimpulsstromes, der von einer Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, in eine Rechteckimpulsspannung,
(b) ein Tiefpaßfilter 10 zum
Wandeln einer Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers 9 ist,
in eine Gleichspannung, (c) einen Fehlerverstärker 11, an dessen
invertierenden Eingangsanschluß eine
Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 10 angelegt
wird und an dessen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine externe
eingegebene variable Spannung 6 angelegt wird, (d) einen
Chopperwellengenerator 4, (e) einen PWM(Pulsbreitenmodulations-)Komperator 5,
an dessen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des
Chopperwellengenerators (4) angelegt wird und an dessen
nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des
Fehlerverstärkers 11 angelegt
wird, und (f) eine Treiberschaltung 7 für das Halbleiterschaltelement 2,
an das eine Rechteckwellenimpulsspannung, die eine Ausgabe des PWM-Komperators 5 ist,
angelegt wird.
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Bei
der in 1 gezeigten Steuerschaltung wird
eine Gleichspannung proportional zu einem mittleren Strom, das heißt ein Zeitmittel
des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, an den invertierenden Eingangsanschluß des Fehlerverstärkers 11 angelegt.
Der Fehlerverstärker 11 vergleicht
die an den invertierenden Eingangsanschluß angelegte Gleichspannung
mit der extern eingegebenen variablen Spannung 6, die an
den nichtinvertierenden Eingangsanschluß angelegt wird, und gibt eine
Gleichspannung entsprechend dem Vergleichswert aus. Die Ausgangsspannung
des Fehlerverstärkers 11 nimmt
zu/nimmt ab als Reaktion auf die Zunahme/Abnahme der extern eingegebenen
variablen Spannung 6, wenn der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes,
der in das elektromagnetische Ventil A fließt, konstant ist, und nimmt
zu/nimmt ab als Reaktion auf die Zunahme/Abnahme des mittleren Stromes
des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil
A fließt,
wenn die extern eingegebene variable Spannung 6 konstant
ist.
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Die
Chopperwellenausgangsspannung mit einer vorbestimmten Frequenz "f" des Chopperwellengenerators 4 wird
an den invertierenden Eingangsanschluß des PWM-Komperators 5 angelegt, und
die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 wird an den
nichtinvertierenden Eingangsanschluß des PWM-Komperators 5 angelegt.
Der PWM-Komperator 5 vergleicht die Chopperwelleneingangsspannung
mit der Eingangsgleichspannung und gibt eine Rechteckspannung der
Frequenz (f) und einer EIN-Pulsbreite als Reaktion auf den Vergleichswert
aus. Wenn die Eingangsgleichspannung größer wird, wird die EIN-Pulsbreite
der Rechteckwellenausgangsspannung größer. Die Rechteckausgangsspannung
des PWM-Komperators 5 wird an das Halbleiterschaltelement 2 über die
Treiberschaltung 7 für
das Halbleiterschaltelement 2 ausgegeben.
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Das
Halbleiterschaltelement 2 wird durch die Rechteckausgangsspannung
des PWM-Komperators 5 so gesteuert, daß es EIN/AUS ist, und ein Rechteckstrom
mit der Frequenz "f" fließt in das
elektromagnetische Ventil A. Wenn die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung
des PWM-Komperators 5 größer wird, wird die Breite des
EIN-Zustandes des Halbleiterschaltelementes 2 größer, die EIN-Pulsbreite
des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil
A fließt
wird größer, der
Auslaßgrad
des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil
A fließt,
wird größer, und
der mittlere Strom wird größer. Wenn
die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 kleiner
wird, wird die Breite des EIN-Zustandes des Halbleiterschaltelementes 2 kleiner,
die EIN-Pulsbreite des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische
Ventil A fließt,
wird kleiner, der Auslaßgrad
des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil
A fließt,
wird kleiner, und der mittlere Strom wird kleiner.
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Die
Schutzdiode 8 verhindert einen Zustand, daß ein übermäßiger Strom
das Halbleiterschaltelement 2 belastet, wenn sich das Halbleiterschaltelement 2 in
der AUS-Bedingung befindet, wodurch ein Schaden an dem Halbleiterschaltelement 2 verhindert
wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird bei der in 1 gezeigten Steuerschaltung durch Steuern
der extern eingegebenen variablen Spannung 6 das Belastungsverhältnis des
Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil A fließt, gesteuert und
der mittlere Strom wird gesteuert, die Bewegung eines Tauchkolbens
des elektromagnetischen Solenoids 1 wird gesteuert, und
der Öffnungsgrad
des elektromagnetischen Ventiles A wird gesteuert, der Fluß des Hochdruckgases,
das von einer Auslaßkammer
in eine Kur belkammer eingeführt
wird, wird gesteuert, die Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck in
der Kurbelkammer und dem Gasdruck in der Auslaßkammer wird gesteuert, der
Neigungswinkel einer Schiefscheibe wird gesteuert, und als Resultat wird
die Verdrängung
des Auslaßbetrages
des Kompressors gesteuert. Bei der in 1 gezeigten
Steuerschaltung wird die extern eingegebene variable Spannung 6 gemäß der Korrelation
zwischen dem Lastverhältnis
des Rechteckimpulsstromes und des mittleren Stromes gesteuert.
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Wenn
die Spannung der Gleichspannung 3 zunimmt/abnimmt, nimmt
der Wert des Stromes des EIN-Pulses des Rechteckimpulsstromes, der
in das elektromagnetische Ventil A fließt, zu/ab. Wenn andererseits
die Spannung der Gleichspannungsquelle 3 zunimmt/abnimmt,
nimmt die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 11 ab/zu, die
EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 nimmt
ab/nimmt zu, die Breite des EIN-Zustandes
des Halbleiterschaltelementes 2 nimmt ab/nimmt zu, die
EIN-Pulsbreite des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische
Ventil A fließt,
nimmt ab/nimmt zu, und das Lastverhältnis des Rechteckimpulsstromes,
der in das elektromagnetische Ventil A fließt, nimmt ab/nimmt zu. Wenn
daher die extern eingegebene variable Spannung 6 konstant
ist, selbst wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle 3 zunimmt/abnimmt,
heben sich die Zunahme/Abnahme des Wertes des Stromes des EIN-Pulses
des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil
A aufgrund der Zunahme/Abnahme der extern eingegebenen variablen Spannung 6 fließt, und
die Abnahme/Zunahme des Lastverhältnisses
des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische Ventil
A aufgrund der Zunahme/Abnahme der extern eingegebenen variablen Spannung 6 fließt, gegeneinander
auf, und der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische
Ventil A fließt,
wird konstant gehalten.
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Selbst
wenn daher die Spannung der Gleichspannungsquelle 3 unstabil
ist, kann bei der in 1 gezeigten
Steuerschaltung der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes, der
in das elektromagnetische Ventil A fließt, stabil gesteuert werden
durch Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6,
und schließlich
kann der Betrieb des elektromagnetischen Ventiles A stabil gesteuert
werden, und die Verdrängung
des Kompressors kann stabil gesteuert werden.
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Bei
solch einer Steuerschaltung, wie durch einen Pfeil in 1 gezeigt ist, wenn der
Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in
das elektromagnetische Ventil A fließt, in dem AUS-Zustand ist,
fließt
ein Strom in das elektromagnetische Solenoid 1 über die
Schutzdiode 8. Durch diesen in das elektromagnetische Solenoid 1 über die
Schutzdiode 8 fließenden
Strom wird, wenn der Rechteckimpulsstrom, der in das elektromagnetische
Ventil A fließt,
in dem AUS-Zustand ist, der Strom, der in das elektromagnetische
Solenoid 1 fließt,
ein Nicht-Rechteckimpulsstrom.
Daher kann bei der in 1 gezeigten
Steuerschaltung, wenn die extern eingegebene variable Spannung 6 gemäß der Korrelation
zwischen dem Lastverhältnis
des Rechteckimpulsstromes und dem mittleren Strom gesteuert wird, obwohl
der mittlere Strom des Rechteckimpulsstromes, der in das elektromagnetische
Ventil A fließt, genau
gesteuert werden kann, der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes,
der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, nicht
genau gesteuert werden, der Betrieb des elektromagnetischen Ventiles
A kann nicht gesteuert werden, und schließlich kann die Verdrängung des
Kompressors nicht genau gesteuert werden.
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Aus
der
DE 31 29 610 A1 kann
eine Steuerschaltung für
Stellglieder entnommen werden, insbesondere auch elektronisch gesteuerte
Magnetaktoren. Zum möglichst
störungsfreien
Betrieb solcher Stellglieder auch unter schwankender Versorgungsspannung
wird zunächst
eine konstante Steuerspannung geliefert, die niedriger als die Versorgungsspannung
ist. Der infolge dieser Steuerspannung ansteigende Strom wird in
einem vorzugsweise als Komparator ausgebildeten Stromgrenzwertschalter erfaßt. Ist
ein Grenzwert erreicht, so wird die konstante Steuerschaltung abgeschaltet
und der elektronische Schalter nunmehr mit einer getakteten Steuerschaltung
versorgt, die vorzugsweise ein versorgungsspannungsabhängiges Tastverhältnis aufweist.
Dadurch ergeben sich reproduzierbare Verhältnisse beim Einschaltvorgang
auch bei schwankender Versorgungsspannung, und der elektronische Schalter
arbeitet nur während
des Einschaltvorganges im aktiven Bereich.
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung
vorzusehen, die genau einen mittleren Strom eines Nicht-Rechteckimpulsstromes
steuern kann, der in ein elektromagnetisches Solenoid fließt, in dem
eine extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird, die genau
dem Betrieb eines elektromagnetischen Ventiles steuern kann, und
die genau die Verdrängung
des Kompressors steuern kann, wenn das elektromagnetische Ventil
zum Beispiel als ein Verdrängungssteuerventil für einen
Kompressor variabler Verdrängung
benutzt wird, der Art der Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil
mit einem über
ein Halbleiterschaltelement lastgesteuerten elektromagnetischen
Solenoid und einer Schutzdiode für
das Halbleiterschaltelement, die parallel zu dem elektromagnetischen
Solenoid geschaltet ist, wobei die Steuerschaltung aufweist (a)
einen Stromspannungswandler zum Wandeln eines Rechteckimpulsstromes,
der von einer Gleichstromquelle zu dem elektromagnetischen Ventil
fließt,
in eine Rechteckimpulsspannung, (b) ein Tiefpaßfilter zum Wandeln einer Rechteckimpulsspannung,
die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers ist, in eine Gleichspannung,
(c) einen Fehlerverstärker,
an dessen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des
Tiefpaßfilters angelegt
wird und an dessen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine extern
eingegebene variable Spannung angelegt wird, (d) einen Chopperwellengenerator,
(e) einen PWM-Komperator, an dessen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung
des Chopperwellengenerators angelegt wird und an dessen nichtinvertierenden
Eingangsanschluß eine
Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers
angelegt wird, und (f) eine Treiberschaltung für das Halbleiterschaltelement,
an die eine Rechteckimpulsspannung angelegt wird, die eine Ausgabe
des PWM-Komperators ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2.
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Die
Steuerschaltung für
ein elektromagnetisches Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung
weist ein elektromagnetisches Solenoid, dessen Auslastungsgrad über ein
Halbleiterschaltelement gesteuert wird, und eine Schutzdiode für das Halbleiterschaltelement
auf, die parallel zu dem elektromagnetischen Solenoid geschaltet
ist. Die Steuerschaltung enthält (a)
einen Stromspannungswandler zum Wandeln eines Rechteckimpulsstromes,
der von einer Gleichspannungsquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, in eine
Rechteckimpulsspannung, (b) ein Tiefpaßfilter zum Wandeln einer Rechteckimpulsspannung,
die eine Ausgabe des Stromspannungs wandlers ist, in eine Gleichspannung,
(c) einen Fehlerverstärker,
bei dem an einen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des
Tiefpaßfilters eingegeben
wird und an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine extern
eingegebene variable Spannung eingegeben wird, (d) einen Choppercrellengenerator,
(e) einen PWM-Komperator, bei dem an einen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung
des Chopperwellengenerators eingegeben wird und an den nichtinvertierenden
Eingangsanschluß eine
Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers
eingegeben wird, und (f) eine Treiberschaltung für das Halbleiterschaltelement,
an die eine Rechteckimpulsspannung eingegeben wird, die eine Ausgabe
des PWM-Komperators ist. Die Steuerschaltung zeichnet sich dadurch
aus, daß sie
eine Einrichtung zum Addieren einer Spannung gleich einer Ausgangsspannung
des Stromspannungswandlers aufweist, die durch Wandeln eines Stromes
bestimmt wird, der in das elektromagnetische Solenoid über die
Schutzdiode fließt,
wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichspannungsquelle
zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, ausgeschaltet ist, in eine
Spannung durch den Stromspannungswandler, zu der Rechteckimpulsspannung,
die von dem Stromspannungswandler ausgegeben wird.
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Bei
solch einer Steuerschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers,
die durch Umwandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen
Solenoid über
die Schutzdiode fließt,
wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichspannungsquelle
zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, ausgeschaltet ist, in eine Spannung
durch den Stromspannungswandler bestimmt wird, zu der Rechteckimpulsspannung
addiert, die eine Ausgabe des Stromspannungswandler ist. Da die
EIN-Pulsbreite der Rechteckimpulsspannung des PWM-Komperators auf
der Grundlage der Nicht-Rechteckimpulsspannung
und der extern eingegebenen variablen Spannung nach der Addition gesteuert
wird, kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der
in das elektromagnetische Solenoid fließt, mit einem mittleren Zielstrom
des Recht eckimpulsstromes übereinstimmen, in
dem die extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird. Daher
kann die Steuerschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung genau den mittleren Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes
steuern, der in das elektromagnetische Solenoid fließt, in dem die
extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird, und sie kann
genau den Betrieb des elektromagnetischen Ventiles steuern. Wenn
folglich das elektromagnetische Ventil zum Beispiel als ein Verdrängungssteuerventil
für einen
Kompressor variabler Verdrängung
benutzt wird, kann die Verdrängung
des Kompressors genau gesteuert werden.
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Eine
Steuerschaltung für
ein elektromagnetisches Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung
kann auch ein über
ein Halbleiterschaltelement belastungsgesteuertes elektromagnetisches
Solenoid und eine Schutzdiode für
das Halbleiterschaltelement, die parallel zu dem elektromagnetischen
Solenoid geschaltet ist, aufweisen. Die Steuerschaltung enthält (a) einen
Stromspannungswandler zum Wandeln eines Rechteckimpulsstromes, der
von einer Gleichstromquelle zu dem elektromagnetischen Ventil fließt, in eine
Rechteckimpulsspannung, (b) ein Tiefpaßfilter zum Wandeln einer Rechteckimpulsspannung,
die eine Ausgabe des Stromspannungswandler ist, in eine Gleichspannung,
(c) einen Fehlerverstärker,
bei dem an einen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung des
Tiefpaßfilters eingegeben
wird und an einen nichtinvertierenden Eingangsanschluß eine extern
eingegebene variable Spannung eingegeben wird, (d) einen Chopperwellengenerator,
(e) einen PWM-Komperator, bei dem an einen invertierenden Eingangsanschluß eine Ausgangsspannung
des Chopperwellengenerators eingegeben wird und an einen nichtinvertierenden
Eingangsanschluß eine
Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers
eingegeben wird, und (f) eine Treiberschaltung für das Halbleiterschaltelement,
an der eine Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des PWM-Komperators ist,
eingegeben wird. Die Steuerschaltung ist dadurch ausgezeichnet,
daß die Steuerschaltung
eine Einrichtung zum Verstärken der
Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters
in einem Verhältnis
eines Zeitmittels eines Nicht-Rechteckimpulsstromes, der durch das
elektromagnetische Solenoid fließt, zu einem Zeitmittel des
Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle zu dem elektromagnetischen
Ventil fließt,
aufweist.
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Bei
solch einer Steuerschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters verstärkt mit
einem Verhältnis
eines Zeitmittels des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der durch das
elektromagnetische Solenoid fließt, zu einem Zeitmittel des
Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle zu dem elektromagnetischen
Ventil fließt.
Da die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators
auf der Grundlage der Spannung und der eingegebenen variablen Spannung
nach der Verstärkung
gesteuert wird, kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes,
der in das elektromagnetische Solenoid fließt, mit einem mittleren Zielstrom
eines Rechteckimpulsstromes übereinstimmen,
in dem die extern eingegebene variable Spannung gesteuert wird.
Daher kann die Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung
genau den mittleren Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes steuern,
der in das elektromagnetische Solenoid fließt, in dem die extern eingegebene
variable Spannung gesteuert wird, und sie kann genau den Betrieb
des elektromagnetischen Ventiles steuern. Wenn folglich das elektromagnetische
Ventil als zum Beispiel ein Verdrängungssteuerventil für einen
Kompressor variabler Verdrängung benutzt
wird, kann die Verdrängung
des Kompressors genau gesteuert werden.
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Weitere
Merkmale und Zweckmäßigkeiten der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
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1 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für ein elektromagnetisches
Ventil;
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2 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für ein elektromagnetisches
Ventil gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3A u. 3B erläuternde Bilder zum Erläutern einer
Beziehung zwischen (a) einem Strom, der in ein elektromagnetisches
Solenoid des elektromagnetischen Ventiles fließt, wenn ein Rechteckimpulsstrom,
der in das elektromagnetische Ventil fließt, AUS ist, und (b) einer
Spannung, die in einer Spannungsadditionsschaltung der Steuerschaltung erzeugt
wird, wenn der Rechteckimpulsstrom, der in das elektromagnetische
Ventil fließt,
AUS ist, bei der Steuerschaltung gemäß der ersten Ausführungsform,
wobei
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3A ein erläuterndes
Bild zum Erläutern des
Stromes ist, der in das elektromagnetische Solenoid des elektromagnetischen
Ventiles fließt,
und
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3B ein erläuterndes
Bild zum Erläutern der
Spannung ist, die in der Spannungsadditionsschaltung der Steuerschaltung
erzeugt wird;
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4 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für ein elektromagnetisches
Ventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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5 ein Diagramm, das eine
Beziehung zwischen (a) einem mittleren Strom I1 eines
Rechteckimpulsstromes, der von einer Gleichstromquelle in ein elektromagnetisches
Ventil fließt,
und (b) einem mittleren Strom I2 eines Nicht-Rechteckimpulsstromes,
der in ein elektromagnetisches Solenoid fließt, zeigt.
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Es
wird Bezug genommen auf 2 und 3, eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird erläutert. Wie aus dem Vergleich
zwischen 2 und 1 verständlich wird, ist bei der Steuerschaltung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Spannungsadditionsschaltung 12 zwischen
den Stromspannungswandler 9 und das Tiefpaßfilter 10 geschaltet.
Die Spannungsadditionsschaltung 12 weist eine Diode 12a,
die auf einem Draht vorgesehen ist, der den Stromspannungswandler 9 und
das Tiefpaßfilter 10 verbindet,
einen Kondensator 12b, der vorgesehen ist, indem er von
dem Draht, der den Stromspannungswandler 9 und das Tiefpaßfilter 10 verbindet, an
einer Position stromabwärts
von der Diode 12a abzweigt, und einen Widerstand 12c,
der vorgesehen ist, indem er von dem Draht, der den Stromspannungswandler 9 und
das Tiefpaßfilter 10 verbindet, an
einer Position stromabwärts
von dem Kondensator 12b abzweigt, auf. Der Kondensator 12b und
der Widerstand 12c liegen beide auf Masse. Andere Abschnitte
mit der Ausnahme des obigen Aufbaues sind im wesentlichen die gleichen
wie jene der in 1 gezeigten
Steuerschaltung.
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Wenn
bei dieser Steuerschaltung der Rechteckimpulsstrom, der von der
Gleichstromquelle 3 in das elektromagnetische Ventil A
fließt,
in dem AUS-Zustand ist, wird elektrische Ladung von dem Kondensator 12b der
Spannungsadditionsschaltung 12 über den Widerstand 12c freigegeben,
und eine Spannung E(t)' wird
erzeugt. Die Spannung E(t)' ist eine
Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers 9,
die durch Wandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen
Solenoid 1 über
die Schutzdiode 8 fließt,
wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 1 zu dem
elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in eine Spannung
durch den Stromspannungswandler 9 bestimmt ist.
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Die
Bedingung wird betrachtet, die erfüllt, daß die Spannung E(t)' gleich einer Ausgangsspannung
des Stromspannungswandlers 9 wird, die durch Wandeln eines
Stromes bestimmt ist, der zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 über die
Schutzdiode 8 fließt,
wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in eine Spannung
durch den Stromspannungswandler 9.
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Wie
in 3A gezeigt ist, fließt, wenn
der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in
das elektromagnetische Ventil A fließt, aus ist, Strom I(t) in
das elektromagnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode B. Zu der
Zeit wird die Beziehung zwischen der Spannung E(t), die an das elektromagnetische
Solenoid 1 angelegt ist, und dem Strom I(t), der in das
elektromagnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, durch
die folgende Gleichung dargestellt: I(t) = (R1/L1) ∫ [E (t) /R1 – I(t)]dt 1wobei R1 eine
Widerstandswert des elektromagnetischen Solenoids 1 ist
und L1 ein Induktanzwert der Spule 1a des elektromagnetischen
Solenoids 1 ist.
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Wie
in 3B gezeigt ist, wenn
der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in das
elektromagnetische Ventil A fließt, aus ist, fließt ein Strom
I(t)' von dem Kondensator 12b zu
dem Widerstand 12c. Zu der Zeit wird die Beziehung zwischen
dem elektrischen Potential E(t)' des
Kondensators 12b und des elektrischen Potentiales E(t)'' an der stromabwärtigen Seite des Widerstandes 12c durch
die folgende Gleichung dargestellt: E(t)' =
(1/(R2C2)) ∫ [E (t)'' – E
(t)']dt 2wobei R2 ein
Widerstandswert des Widerstandes 12c ist und C2 die Kapazität des Kondensators 12b ist.
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Wenn
die folgenden Gleichungen 3 und 4 für die oben beschriebenen Gleichungen
1 und 2 eingesetzt werden, kann die folgende Gleichung 5 erhalten werden: R1/L1 = 1/(R2C2) 3 E(t)/R1 =
AE(t)'' 4 I(t) = AE(t)' 5wobei A eine
willkürliche
Konstante ist.
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Da
bei den obigen Gleichungen E(t) = 0 ist und der Widerstand 12c auf
Masse liegt und E(t)'' = 0 ist, kann die
Gleichung eingesetzt werden. Wenn daher die Kapazität C2 des Kondensators 12b und der Widerstandswert
R2 des Widerstandes 12c in der Spannungsadditionsschaltung 12 so
eingestellt werden, daß die
Gleichung 3 gilt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in
das elektromagnetische Ventil A fließt, aus ist, kann eine Spannung
E(t)' proportional
zu dem Strom I(t), der in das elektromagnetische Solenoid 1 über die
Schutzdiode 8 fließt,
in der Spannungsadditionsschaltung 12 erzeugt werden.
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Wenn
andererseits der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in
das elektromagnetische Ventil A fließt, ein ist, erfüllt die
Beziehung zwischen dem Strom i(t), der in das elektromagnetische
Solenoid 1 fließt,
und der Ausgangsspannung ε des
Stromspannungswandlers 9 die folgende Gleichung: i(t) = a ε (t) 6
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Zu
einem Moment, an dem der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in
das elektromagnetische Ventil A fließt, ausgeschaltet wird, gilt
a = A, da i(t) = I(t) und ε(t)
= E(t). Da "a" eine innere Umwandlungskonstante
des Stromspannungswandlers 9 ist, wenn der Rechteckimpulsstrom,
der von der Gleichstromquelle 3 in das elektromagnetische
Ventil A fließt,
aus ist, wird der Strom I(t), der in das elektromagnetische Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 fließt, in eine
Spannung E(t)' bei
einer Umwandlungskonstanten A gleich der inneren Umwandlungskonstanten
a des Stromspannungswandlers 9 gewandelt.
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Wie
aus der obigen Erläuterung
zu verstehen ist, wenn die Kapazität C2 des
Kondensators 12b und der Widerstandswert R2 des
Widerstandes 12c in der Spannungsadditionsschaltung 12 so
eingestellt werden, daß die
Gleichung 3 gilt, wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 in
das elektromagnetische Ventil fließt, aus ist, kann die Spannungsadditionsschaltung 12 eine
Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers 9 erzeugen,
die bestimmt wird aus dem Wandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen
Solenoid 1 über
die Schutzdiode 8 fließt, in
eine Spannung durch den Stromspannungswandler 9, wenn der
Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist.
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Bei
der Steuerschaltung gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
wird eine Spannung gleich einer Ausgangsspannung des Stromspannungswandlers 9,
die durch Wandeln eines Stromes, der zu dem elektromagnetischen
Solenoid 1 über
die Schutzdiode 8 fließt,
wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in eine Spannung durch
den Stromspannungswandler 9 bestimmt wird, zu der Rechteckimpulsspannung
addiert, die ein Ausgang des Stromspannungswandlers 9 ist.
Da die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 auf
der Grundlage der Nicht-Rechteckimpulsspannung und der extern eingegebenen
variablen Spannung 6 nach der Addition gesteuert wird,
kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der in
das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, mit einem mittleren Zielstrom
des Rechteckimpulsstromes durch Steuern der extern eingegebenen
variablen Spannung 6 zusammenfallen.
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Im
einzelnen, in dem eine Spannung gleich einer Ausgangsspannung des
Stromspannungswandlers 9, die durch Wandeln eines Stromes,
der zu dem elektromagnetischen Solenoid 1 über die Schutzdiode 8 schließt, wenn
der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist, in einen Strom
durch den Stromspannungswandler 9 bestimmt wird, zu der
Rechteckimpulsspannung, die eine Ausgabe des Stromspannungswandlers 9 ist, erhöht sich
die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 10 um
den Betrag der addierten Spannung. Folglich nimmt das Lastverhältnis der
Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 um den Betrag der
addierten Spannung im Vergleich mit einem Wert ab, der von der extern
eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet wird, und das
Lastverhältnis
des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, nimmt ebenfalls um den
Vergleich der addierten Spannung ab im Vergleich mit einem Wert,
der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet
wird. Die Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes, der in
das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, die durch den Zustand verursacht
wird, bei dem das Lastverhältnis
des Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, abnimmt im Vergleich mit
einem Wert, der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet
wird, gleicht sich mit der Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes
aus, der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, die durch
den Strom verursacht wird, der in das elektromagnetische Solenoid 1 über die
Schutzdiode 8 fließt,
wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, aus ist. Als Resultat wird
der mittlere Strom des Pulsstromes, der in das elektromagnetische
Solenoid 1 fließt,
ein Zielwert, der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet wird.
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Daher
kann bei der Steuerschaltung gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes,
der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, genau durch
Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6 gesteuert
werden, und der Betrieb des elektromagnetischen Ventiles A kann
genau gesteuert werden. Wenn folglich das elektromagnetische Ventil
A zum Beispiel als ein Verdrängungssteuerventil
für einen
Kompressor variabler Verdrängung benutzt
wird, kann die Verdrängung
des Kompressors genau gesteuert werden.
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Es
wird Bezug genommen auf 4 und 5, eine Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird erläutert. Wie aus dem Vergleich
zwischen 4 und 1 verständlich ist, ist bei der Steuerschaltung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Verstärkungsschaltung 13 zwischen
dem Tiefpaßfilter 10 und
dem Fehlerverstärker 11 vorgesehen.
Eine Auslastgraderfassungsschaltung 14 ist an einer Position, die
von dem Draht abzweigt, der die Halbleiterschaltelementtreiberschaltung 7 und
das Halbleiterschaltelement 2 verbindet, vorgesehen und
eine Verstärkerverhältnisbestimmungsschaltung 15 ist
mit der Auslastgraderfassungsschaltung 14 verbunden. Die Verstärkungsschaltung 13 ist
mit der Verstärkergraderfassungsschaltung 15 verbunden.
Andere Abschnitte mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaues sind
im wesentlichen die gleichen wie jene der in 1 gezeigten Steuerschaltung.
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Bei
der Steuerschaltung gibt es, wie in 5 gezeigt
ist, folgende Beziehung zwischen dem mittleren Strom I1 des
Rechteckimpulsstromes, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, und den mittleren Strom
I2 des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der
in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt:
A2/I1 = f(Auslastverhältnis der
Rechteck-Ausgangsspannung
des PWM-Komperators 5) 7
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Die
Funktion (f) hängt
von der Eigenschaft des elektromagnetischen Ventiles A ab, und wenn
die Eigenschaft des elektromagnetischen Ventiles A entschieden ist,
kann sie durch Messen von I2/I1 bei
verschieden geänderten
Auslastverhältnissen
der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 bestimmt
werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigten durch
Experiment daß, wenn
die Eigenschaft des elektromagnetischen Ventiles A entschieden ist,
die Funktion (f) nur von dem Auslastverhältnis der Rechteckausgangsspannung des
PWM-Komperators 5 abhängt,
und sie wird nicht durch Änderung
der Spannung der Gleichstromquelle 3 beeinflußt.
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Bei
der Steuerschaltung gemäß dieser
Ausführungsform
erfaßt
die Auslastgraderfassungsschaltung 14 den Auslastgrad der
Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 und die Verstärkungsgraderfassungsschaltung 15 entscheidet
I2/I1 auf der Grundlage
der voreingestellten Funktion "f", durch Messen und
den Auslastgrad der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5,
der von der Auslastgraderfassungsschaltung 14 erfaßt wurde.
Die Verstärkungsschaltung 13 verstärkt die
Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 10 mit
einem Grad von I2/I1.
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Bei
der Steuerschaltung wird die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 10 mit
einem Verhältnis von
I2/I1 des mittleren
Stromes I2 des Nicht-Rechteckimpulsstromes,
der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, zu dem
mittleren Strom I1 des Rechteckimpulsstromes,
der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen
Ventil A fließt,
verstärkt, und
da die EIN-Pulsbreite der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 auf
der Grundlage der verstärkten
Spannung und der extern eingegebenen variablen Spannung 6 gesteuert
wird, kann der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes, der
in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, mit
einem mittleren Zielstrom und des Rechteckimpulsstromes übereinstimmen
durch Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6.
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Genauer,
da die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 10 mit einem
Verhältnis
I2/I1 verstärkt wird,
nimmt der Auslastgrad der Rechteckausgangsspannung des PWM-Komperators 5 um
einen Betrag der Verstärkung
im Vergleich mit dem Wert ab, der von der extern eingegebenen variablen
Spannung 6 erwartet wird, und der Auslastgrad des Rechteckimpulsstromes,
der von der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen
Ventil A fließt,
nimmt ebenfalls um den Betrag der Verstärkung ab im Vergleich mit einem
Wert, der durch die extern eingegebene variable Spannung 6 erwartetet
wird. Die Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes, der in
das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, die durch den Zustand verursacht
wird, bei dem der Auslastgrad des Rechteckimpulsstromes, der von
der Gleichstromquelle 3 zu dem elektromagnetischen Ventil
A fließt, abnimmt
im Vergleich mit einem Wert, der von der extern eingegebenen variablen
Spannung 6 erwartet wird, gleicht sich mit der Zunahme
des mittleren Stromes des Pulsstromes aus, der in das elektromagnetische
Solenoid 1 fließt,
der durch den Strom verursacht wird, der in das elektromagnetische
Solenoid 1 über
die Schutzdiode 8 fließt,
wenn der Rechteckimpulsstrom, der von der Gleichstromquelle 3 zu
dem elektromagnetischen Ventil A fließt, ausgeschaltet ist. Als
Resultat wird der mittlere Strom des Pulsstromes, der in das elektromagnetische
Solenoid 1 fließt, ein
Zielwert, der von der extern eingegebenen variablen Spannung 6 erwartet
wird.
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Daher
kann bei der Steuerschaltung gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
der mittlere Strom des Nicht-Rechteckimpulsstromes,
der in das elektromagnetische Solenoid 1 fließt, genau durch
Steuern der extern eingegebenen variablen Spannung 6 gesteuert
werden, und der Betrieb des elektromagnetischen Ventiles A kann
genau gesteuert werden. Wenn folglich das elektromagnetische Ventil
A als zum Beispiel ein Verdrängungssteuerventil
für einen
Kompressor variabler Verdrängung benutzt
wird, kann die Verdrängung
des Kompressors genau gesteuert werden.