DE10142814A1

DE10142814A1 - Driving inductive load, especially monostable relay, involves driving with switching voltage generated from supply voltage if power loss exceeds threshold, otherwise with supply voltage

Info

Publication number: DE10142814A1
Application number: DE2001142814
Authority: DE
Inventors: Albert Aumer; Wolfgang Eckl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-20

Abstract

The method involves detecting the supply voltage, determining the power loss from the supply voltage and load resistance, driving the load with a switching voltage generated from the supply voltage in the event that the determined power loss exceeds a permitted value, otherwise with the supply voltage. AN Independent claim is also included for the following: a circuit for implementing the method and a digital output unit for a memory-programmable controller with an inventive circuit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer induktiven Last, insbesondere eines monostabilen Relais, welcher eine Schaltspannung zuführbar ist, die aus einer Versorgungsspannung erzeugbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for controlling a inductive load, especially a monostable relay, which can be supplied with a switching voltage resulting from a Supply voltage can be generated. Beyond concerns the invention a circuit arrangement for performing the Process.

Induktive Lasten in Form von monostabilen Relais sind gewöhnlich für unterschiedliche Schaltspannungen, z. B. Spannungen von 6 V, 9 V oder 24 V, ausgelegt. Für den Fall, dass ein elektrisches Gerät, in welchem ein monostabiles Relais benötigt wird, mit nur einer Versorgungsspannung betreibbar ist, wird zweckmäßigerweise ein Relais gewählt, dessen Schaltspannung dieser Versorgungsspannung entspricht. Es kann allerdings vorkommen, dass ein derartiges elektrisches Gerät für verschiedene Versorgungsspannungen ausgelegt ist. Das bedeutet, dass schaltungstechnische Maßnahmen erforderlich sind, damit ein für eine bestimmte Schaltspannung vorgesehenes Relais unabhängig von der Versorgungsspannung betreibbar ist. Inductive loads are in the form of monostable relays usually for different switching voltages, e.g. B. tensions of 6 V, 9 V or 24 V. In the event that a electrical device in which a monostable relay is required, can be operated with only one supply voltage is, a relay is expediently selected, the Switching voltage corresponds to this supply voltage. However, it can happen that such a electrical device designed for different supply voltages is. That means circuitry measures are required for a certain switching voltage provided relay regardless of the supply voltage is operable.

Man kann in derartigen Geräten, die mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen betreibbar sind, Spannungsregler, z. B. Spannungsregler in Form von Linearreglern oder Abwärts- oder Aufwärtsreglern, vorsehen, welche unabhängig von der Höhe der Versorgungsspannung eine für das eingesetzte Relais geeignete konstante Schaltspannung erzeugen. One can in such devices with different Supply voltages can be operated, voltage regulators, e.g. B. Voltage regulators in the form of linear regulators or step-down or Up regulators, which provide regardless of the amount of Supply voltage suitable for the relay used generate constant switching voltage.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches das Ansteuern einer induktiven Last vereinfacht. Darüber hinaus ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. The present invention is based on the object Specify the procedure of the type mentioned, which the Driving an inductive load simplified. Furthermore is a circuit arrangement for performing the method specify.

Im Hinblick auf das Verfahren wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Im Hinblick auf die Schaltungsanordnung sind die im Anspruch 2 angegebenen Maßnahmen vorgesehen. With regard to the process, this task is carried out by the characterizing part of claim 1 specified measures solved. With regard to the circuit arrangement are in Claim 2 measures provided.

Vorteilhaft ist, dass die aus der Schaltspannung und dem Lastwiderstand bewirkte elektrische Leistung, welche zum Ansteuern der induktiven Last erforderlich ist, die zulässige Verlustleistung der induktiven Last nicht überschreitet. Dazu wird für den Fall, dass die Verlustleistung den zulässigen Wert überschreitet, das Taktverhältnis (Puls-Pausen-Verhältnis) so gewählt, dass der Gleichanteil der Schaltspannung die zulässige Schaltspannung des Relais nicht überschreitet und dadurch die Verlustleistung des Relais den zulässigen Wert nicht überschreitet. It is advantageous that the switching voltage and the Load resistance caused electrical power, which for Driving the inductive load is necessary, the permissible Power loss of the inductive load does not exceed. To in the event that the power loss exceeds the permissible Value exceeds the clock ratio (Pulse-pause ratio) selected so that the DC component of the switching voltage permissible switching voltage of the relay does not exceed and thereby the power loss of the relay the permissible value does not exceed.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist, werden im Folgenden die Erfindung, deren Ausgestaltungen sowie Vorteile näher erläutert. Based on the drawing, in which an embodiment of the Invention is illustrated, the following are the Invention, its configurations and advantages explained in more detail.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern einer Last und Fig. 1 shows a circuit arrangement for driving a load and

Fig. 2 eine Darstellung von Schaltspannungen. Fig. 2 shows a representation of switching voltages.

In Fig. 1 ist mit 1 eine induktive Last in Form eines monostabilen Relais bezeichnet, welches mit einer Gleichspannung Uv versorgt wird und über einen steuerbaren Schalter 2 mit Massepotential M verbunden ist. Der Steuereingang des steuerbaren Schalters 2 ist mit dem Ausgang eines UND-Verknüpfungsgliedes 3 verbunden, welches mit zwei Eingängen versehen ist. Der eine Eingang dieses UND-Verknüpfungsgliedes 3 ist über eine Steuerleitung 4 und der andere Eingang über eine Ansteuerleitung 5 mit einer Auswerte- und Ansteuereinheit 6 verbunden, die über eine Leitung 7 an die Versorgungsspannung Uv angeschlossen ist. Die Steuerleitung 4 ist zum Ein- und Ausschalten des Relais 1 vorgesehen, wobei über die Steuerleitung 4 dem UND-Verknüpfungsglied 3 ein Ein-/Ausschaltsignal zuführbar ist. Über die Ansteuerleitung 5 ist dem UND- Verknüpfungsglied 3 ein Ansteuersignal zuführbar, dessen Taktrate (Puls-Pausen-Verhältnis) bestimmt, welche Schaltspannung dem Relais 1 aufgeschaltet wird. Weist das Ansteuersignal einen konstanten High-Pegel auf, so ist die Schaltspannung gleich der Versorgungsspannung Uv. Durch geeignete Pegelwechsel des Ansteuersignals entsprechend einer Taktrate wird eine Schaltspannung in Form einer Wechselspannung erzeugt, wobei durch Wahl der Taktrate der Gleichanteil dieser Wechselspannung einstellbar ist. In Fig. 1, 1 denotes an inductive load in the form of a monostable relay, which is supplied with a DC voltage Uv and is connected to ground potential M via a controllable switch 2 . The control input of the controllable switch 2 is connected to the output of an AND gate 3 , which is provided with two inputs. One input of this AND gate 3 is connected via a control line 4 and the other input via a control line 5 to an evaluation and control unit 6 , which is connected via a line 7 to the supply voltage Uv. The control line 4 is provided for switching the relay 1 on and off, an on / off signal being able to be supplied to the AND logic element 3 via the control line 4 . Via the control line 5 , the AND logic element 3 can be supplied with a control signal whose clock rate (pulse-pause ratio) determines which switching voltage is applied to the relay 1 . If the control signal has a constant high level, the switching voltage is equal to the supply voltage Uv. A suitable voltage change in the control signal corresponding to a clock rate generates a switching voltage in the form of an AC voltage, the DC component of this AC voltage being adjustable by selecting the clock rate.

Im Folgenden wird die Funktions- und Wirkungsweise der Schaltungsanordnung näher erläutert. In the following, the function and mode of operation of the Circuit arrangement explained in more detail.

Es ist zunächst angenommen, dass das Relais 1 für eine maximale Schaltspannung von 17 V vorgesehen ist. Eine größere Schaltspannung über einen bestimmten Zeitraum bedeutet, dass die maximal zulässige Verlustleistung des Relais überschritten wird. Ferner ist angenommen, dass die Versorgungsspannung Uv ebenfalls 17 V beträgt. Die Auswerte- und Ansteuereinheit 6 erfasst über die Leitung 7 die Versorgungsspannung Uv und ermittelt aus dem in dieser Einheit 6 hinterlegten Wert des Lastwiderstandes und der Versorgungsspannung die Verlustleistung des Relais 1. Im vorliegenden Fall liegt die ermittelte Verlustleistung im Bereich des zulässigen Wertes, wodurch die Einheit 6 dem UND-Verknüpfungsglied 3 über die Ansteuerleitung 5 ein Ansteuersignal mit konstantem High- Pegel zuführt. Über die Steuerleitung 4 schaltet die Auswerte- und Ansteuereinheit 6 je nach einzustellendem Schaltzustand ein Ein- oder ein Ausschaltsignal zu. Für den Fall, dass das Einschaltsignal aktiv ist, was durch einen High- Pegel angezeigt wird, steuert das UND-Verknüpfungsglied den steuerbaren Schalter 2 an, wodurch dieser durchschaltet. Dies bewirkt, dass die Versorgungsspannung Uv als Schaltspannung dem Relais 1 aufgeschaltet ist. It is initially assumed that relay 1 is intended for a maximum switching voltage of 17 V. A larger switching voltage over a certain period means that the maximum permissible power loss of the relay is exceeded. It is also assumed that the supply voltage Uv is also 17 V. The evaluation and control unit 6 detects the supply voltage Uv via the line 7 and determines the power loss of the relay 1 from the value of the load resistance and the supply voltage stored in this unit 6 . In the present case, the power loss determined is in the range of the permissible value, as a result of which the unit 6 supplies the AND logic element 3 with a control signal at the constant high level via the control line 5 . Via the control line 4 , the evaluation and control unit 6 switches on or off depending on the switching state to be set. In the event that the switch-on signal is active, which is indicated by a high level, the AND logic element controls the controllable switch 2 , whereby this switches through. This causes the supply voltage Uv to be applied to relay 1 as the switching voltage.

Es wird nun angenommen, dass die Versorgungsspannung Uv anstatt 17 V 30 V beträgt. In diesem Fall erkennt die Auswerte- und Ansteuereinheit 6 aufgrund dieser Versorgungsspannung von 30 V und des Lastwiderstandswertes, dass bei dieser Versorgungsspannung die maximale Schaltspannung des Relais und ferner die maximal zulässige Verlustleistung des Relais 1 überschritten werden würde. Die Einheit 6 erzeugt ein Ansteuersignal mit einer geeigneten Taktrate, wodurch bei über die Leitung 4 übertragenem aktiven Einschaltsignal das UND-Verknüpfungsglied 3 den steuerbaren Schalter 2 entsprechend dieser Taktrate schaltet, was bedeutet, dass der steuerbare Schalter 2 entsprechend der Taktrate geöffnet und geschlossen wird. Dies bewirkt eine aus der Versorgungsspannung Uv durch Taktung erzeugte Schaltspannung in Form einer Wechselspannung mit einem Gleichanteil, bei welchem die Verlustleistung des Relais 1 die für dieses Relais 1 zulässige Verlustleistung nicht überschreitet. It is now assumed that the supply voltage Uv is 30 V instead of 17 V. In this case, the evaluation and control unit 6 recognizes on the basis of this supply voltage of 30 V and the load resistance value that the maximum switching voltage of the relay and also the maximum permissible power loss of the relay 1 would be exceeded at this supply voltage. The unit 6 generates a control signal with a suitable clock rate, whereby the AND gate 3 switches the controllable switch 2 in accordance with this clock rate when the active switch-on signal is transmitted via line 4 , which means that the controllable switch 2 is opened and closed in accordance with the clock rate. This causes a switching voltage generated from the supply voltage Uv by clocking in the form of an AC voltage with a DC component, in which the power loss of relay 1 does not exceed the power loss permissible for this relay 1 .

Im Hinblick auf eine getaktete Versorgungsspannung wird im Folgenden auf Fig. 2 verwiesen, in welcher Schaltspannungen dargestellt sind. Dabei zeigt Fig. 2a eine Schaltspannung Us1 in Form einer Gleichspannung, die der Versorgungsspannung Uv nach Fig. 1 entspricht. Fig. 2b zeigt eine getaktete Ausführung einer Schaltspannung Us2, die aus der Versorgungsspannung Uv durch geeignete Taktung erzeugbar ist, wobei durch die Taktung der Gleichanteil Ug der Versorgungsspannung Uv derart erniedrigt ist, dass die Verlustleistung den zulässigen Wert nicht überschreitet. With regard to a clocked supply voltage, reference is made below to FIG. 2, in which switching voltages are shown. In this case, Fig 2a. A switching voltage Us1 in the form of a DC voltage corresponding to the supply voltage U of FIG. 1. FIG. 2b shows a clocked embodiment of a switching voltage Vs2, which is produced by suitable timing from the supply voltage Uv, wherein Ug the voltage Uv is so lowered by the timing of the DC component, that the power loss does not exceed the permissible value.

Claims

1. Method for driving an inductive load, in particular a monostable relay, which can be supplied with a switching voltage that can be generated from a supply voltage, characterized by the following method steps:

- detection of the supply voltage,

- Determining the power loss from the supply voltage and the load resistance,

- Controlling the load with a switching voltage generated by clocking the supply voltage in the event that the determined power loss exceeds a permissible value, otherwise controlling the load with the supply voltage.

2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that means are provided

- to detect a supply voltage,

- to determine the power loss from the supply voltage and the load resistance,

- to control the load, in the event that the power loss exceeds a permissible value, the means control the load with a switching voltage generated by clocking the supply voltage, otherwise the means control the load with the supply voltage.

3. Digital output unit for a programmable logic controller Control with a circuit arrangement according to claim 2.