DE10148923A1

DE10148923A1 - Steuerung für ein elektromechanisches Stellglied

Info

Publication number: DE10148923A1
Application number: DE2001148923
Authority: DE
Inventors: Michael Otto; Peter Grundl; Bernd Leibig
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-04-30

Abstract

Eine Steuerung für elektro-mechanische Stellglieder (12), mit der insbesondere die Stellung von Umlenk- oder Drosseleinrichtungen (11) z. B. in Fluidkanälen eingestellt wird, korrigiert ein Verlassen der vorgegebenen Sollstellung, indem es von Zeit zu Zeit aus einer aktuellen (möglicherweise fehlerhaften) Stellung in eine Referenzstellung verbracht wird und aus dieser dann sogleich wieder in die aus einer übergeordneten Steuerung aktuell vorgegebene Sollstellung zurückgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Steuerung ist etwa zum Einnehmen vorgegebener Stellungen von Umlenk- oder Drosseleinrichtungen in Fluidströmen anzutreffen, z. B. im Verlaufe von Kühlluftkanälen von Klimaanlagen oder Kühleinrichtungen. Eine elektrische Ansteuerung deren mechanischer Stellglieder erfolgt, wenn die Stellung der Umlenk- oder Drosseleinrichtungen verändert werden soll, um auf den Fluidstrom einzuwirken.

Die Umlenk- oder Drosseleinrichtungen sind bevorzugt als einstellbare Klappen, Drehflügel und Schieber in Fluidkanälen ausgebildet, um die Verteilung des Fluids etwa in Klimaanlagen oder Kühleinrichtungen lenken zu können. Zwischen den Endstellungen, beispielsweise "Auf" und "Zu", können beliebige Sollstellungen vorgegeben sein. Bei Erreichen der Endstellungen werden vom Stellglied oder von den Umlenk- bzw. Drosseleinrichtungen üblicherweise Sensoren mit der Wirkung von Endschaltern aktiviert.

Wenn die Stellungen solcher Umlenk- oder Drosseleinrichtungen nur in größeren zeitlichen Abständen verändert werden, kann es infolge Störungen dazu kommen, dass das Stellglied ungewollt kurzzeitig aktiviert wird, so daß sich die Stellung einer Umlenk- oder Drosseleinrichtung mit jeder Störung Stück für Stück aus der vorgegebenen Sollstellungen heraus entfernt. Das bedeutet, daß sich die Umlenk- oder Drosseleinrichtung unbemerkt öffnet bzw. schließt, bis nach langer Zeit beispielsweise eine Endstellung erreicht ist. Infolge Betätigung eines Endschalters wird erst dieser Zustand durch die Steuerung registriert, also nicht schon die zwischenzeitlich erfolgte schleichende Langzeit-Veränderung der Stellung der Umlenk- oder Drosseleinrichtung und damit der Fluidverteilung. Das kann während dieser Zeitspanne zu erheblichen Betriebsstörungen bzw. Folgeschäden führen.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine Steuerung elektro-mechanischer Stellglieder insbesondere für Umlenk- oder Drosseleinrichtungen in Fluidströmen zu schaffen, die das längerfristige Einnehmen einer derart quasistatisch von der Sollstellung abweichenden tatsächlichen Stellung von Umlenk- oder Drosseleinrichtungen vermeidet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen, wesentlichen Merkmale gelöst. Danach wird das Stellglied, regelmäßig ein Elektromotor, nach gewissen Zeiten betätigt, um die Umlenk- oder Drosseleinrichtungen aus ihrer aktuellen Stellung, die sich von der vorgegebenen Sollstellung unterscheiden kann, vorübergehend in eine definierte Referenzstellung und aus dieser heraus dann wieder in die Sollstellung zu verbringen. Ohne für eine Korrektur einer Fehlstellung die aktuelle Stellung tatsächlich kennen zu müssen, wird das Stellglied so aus beliebiger Fehlstellung heraus von Zeit zu Zeit über die Endstellung wieder in seine durch die übergeordnete Steuerung gerade vorgegebene Sollstellung verbracht.

Es müssen im Rahmen vorliegender Erfindung dafür nicht eigens schaltend zu betätigende Endstellungssensoren vorgesehen sein. Es genügt, zu sensieren, daß das Stellglied bis gegen einen Endanschlag einer Klappe oder eines Schiebers angelaufen ist, wo es eine Blockierung erfährt. Infolge dieser mechanischen Blockade der Bewegung eines elektromotorischen Stellglieds steigt dessen Arbeitsstrom steil an; was seitens dessen Steuerung als Indikator für das Erreichen der Endstellung, also der Referenzstellung ausgewertet wird, aus der das Stellglied dann wieder in die von der übergeordneten Steuerung gerade vorgegebene Sollstellung verbracht wird. Handelt es sich bei dem Stellglied beispielsweise um einen Schrittmotor, erfolgt das definierte Verdrehen in eine Sollstellung durch Abzählen der Schrittanzahl, die aufgrund der getrieblichen Gegebenheiten erforderlich ist, um von der bekannten Referenzstellung aus in die Winkelstellung der vorgegebenen Sollstellung zu gelangen.

Zusätzliche Weiterbildungen und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung.

Mit einem Sollwertgeber 10 wird eine Sollstellung einer von einem elektromotorischen Stellglied 12 bewegten Umlenk- oder Drosseleinrichtung 11 zwischen ihren Endstellungen "Auf" und "Zu" vorgegeben. Diese Sollstellung wird an einen Controller 13 übermittelt, der ein entsprechendes Steuersignal an das Stellglied 12 sendet. Das Stellglied 12 bewegt die Umlenk- oder Drosseleinrichtung 11, etwa eine Klappe in einem Fluidkanal, in die vorgegebene Stellung. Nach einem gewissen Zeitintervall erhält der Controller 13 ein Signal von einem externen oder internen, auch im Rahmen der übergeordneten Steuerung programmierbaren Zeitgeber 15. Das Signal bewirkt, daß das Stellglied 12 die Umlenk- oder Drosseleinrichtung 11 aus ihrer aktuellen Stellung heraus, die auch beliebig von der aktuell vorgegebenen Sollstellung abweichen kann, in eine Referenzstellung verbringt. Bei der handelt es sich vorzugsweise um eine definierte Endstellung; grundsätzlich kann aber auch jede beliebige Zwischenstellung als Referenzstellung vorgegeben werden, wenn die nur mit einem Sensor ausgestattet ist, der auf Erreichen eben dieser Stellung anspricht. Deren Erreichen wird von einem Referenzstellungssensor 14 erkannt. Wird die Referenzstellung erreicht, sendet der Referenzstellungssensor 14 ein Signal an den Controller 13, um die Speisung des Stellglieds 12 zu beenden. Das Signal des Referenzstellungssensors 14 bewirkt sodann im Controller 13, daß die durch den Sollwertgeber 10 gerade vorgegebene Sollstellung abgefragt wird. Der Controller 13 veranlaßt nun eine definierte Ansteuerung des Stellgliedes 12, etwa die Impulsansteuerung eines Schrittmotors, um die Umlenk- oder Drosseleinrichtung 11 aus der definierten Referenzstellung in die aus der übergeordneten Steuerung vorgegebene Sollstellung zurück zu verbringen.
So ist erfindungsgemäß eine Steuerung für elektro-mechanische Stellglieder 12 für Umlenk- oder Drosseleinrichtungen 11 z. B. in Fluidkanälen geschaffen, die ein von der Steuerung unbemerktes Verlassen der vorgegebenen Sollstellung dadurch korrigiert, daß das Stellglied 12 in beispielsweise zufälliger oder periodischer zeitlicher Abfolge aus seiner aktuellen (möglicherweise fehlerhaften) Stellung in eine Referenzstellung verbracht und aus dieser sogleich wieder in die von der übergeordneten Steuerung aktuell vorgegebene Sollstellung zurückgeführt wird, in der z. B. die gewünschte Verteilung eines Fluidstroms erfolgt.
Dieses Einschwenken in die Endstellung und Zurückfahrens in die Sollstellung kann mittels eines reversierbaren Motors erfolgen. Preisgünstiger ist in der Regel jedoch der Einsatz eines nicht umsteuerbaren Motors, der z. B. einen Drehflügel im Fluidkanal um 360° durchdreht oder über eine Kurvenscheibe einen Schieber hin und her bewegt bzw. eine Klappe hin und her verschwenkt.

Claims

1. Steuerung für ein elektro-mechanisches Stellglied (12), insbesondere zum Einnehmen vorgegebener Stellungen von Umlenk- oder Drosseleinrichtungen (11) in Fluidkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) gelegentlich aus einer aktuellen Stellung in eine Referenzstellung verbracht und aus dieser in eine gerade vorgegebene Sollstellung zurückgeführt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) auf eine oder mehrere Klappen bzw. Schieber in Klimaanlagen oder Kühleinrichtungen wirkt.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) ein nicht reversierbarer Elektromotor ist.

4. Steuerung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) ein Schrittmotor ist.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) eine Schrittmagnet ist.

6. Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) und die Umlenk- oder Drosseleinrichtung (11) mit wenigstem einem Referenzstellungssensor (14) ausgestattet ist.

7. Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (12) zwischen zwei definierten Endstellungen einstellbar ist.

8. Steuerung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzstellung eine Endstellung ist.