DE102006014276B4

DE102006014276B4 - Elektromagnetventil und Elektromagnetventil-Antriebsschaltung

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Publication number: DE102006014276B4
Application number: DE102006014276.4A
Authority: DE
Inventors: Shigeharu Oide
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: TW200636178A; US7738234B2; TWI307390B; DE102006014276A1; US20060221534A1; JP2006308082A; KR20060106781A; KR20080031698A; KR100847110B1; JP4482913B2

Abstract

Elektromagnetventil (12B), welches durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule (14) angetrieben wird und welches durch Aufbringen einer zweiten Spannung in einem angetriebenen Zustand gehalten wird, mit:einer Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10), die elektrisch an eine Gleichstromquelle (22) und die Magnetspule (14) angeschlossen ist,wobei die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) einen Schaltsteuerabschnitt (16) und einen Schaltabschnitt (18) aufweist,wobei der Schaltsteuerabschnitt (16)eine Einzelpulserzeugungsschaltung (32), die auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V0) von der Gleichstromquelle (22) ein Pulssignal mit einer festgelegten Pulsweite als erstes Pulssignal generiert, undeine Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) aufweist, die auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V0) von der Gleichstromquelle (22) ein zweites Pulssignal wiederholt generiert, wobei das zweite Pulssignal eine Pulsweite hat, die kleiner ist als die des ersten Pulssignals,und ein Steuersignal erzeugt, das aus den ersten und zweiten Pulssignalen besteht, wobei das generierte Steuersignal dem Schaltabschnitt (18) zugeführt wird, undwobei mit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V0) die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) und die Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) ausgelöst werden,wobei die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) eine Timerzählerschaltung aufweist, welche die Generierung des ersten Pulssignals stoppt, wenn eine festgelegte Zeitdauer seit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V0) verstrichen ist,wobei der Schaltabschnitt (18) die Gleichstromquellenspannung (V0) während eines Zeitraumes, in dem das erste Pulssignal zugeführt wird, als die erste Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt, während der Schaltabschnitt (18) die Gleichstromquellenspannung (V0) während eines Zeitraumes, in dem das zweite Pulssignal zugeführt wird, als die zweite Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein solenoidbetätigtes Ventil (Elektromagnetventil), welches angetrieben wird, indem eine erste Spannung auf eine Solenoidspule (Magnetspule) aufgebracht wird, und welches in einem angetriebenen Zustand gehalten wird, indem eine zweite Spannung aufgebracht wird, und auf eine Elektromagnetventil-Antriebsschaltung, welche die erste Spannung oder die zweite Spannung auf die Magnetspule aufbringt.
Es ist ein technisches Konzept bekannt, bei dem ein Elektromagnetventil an einer Zwischenposition eines Fließdurchgangs angeordnet ist, und wobei beim Aufbringen einer Spannung auf eine Magnetspule des Elektromagnetventils von einer Elektromagnetventil-Antriebsschaltung das Elektromagnetventil eingeschaltet wird, um den Fließdurchgang zu öffnen und zu schließen (vgl. die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. JP H07- 331 718 A und JP 2000- 257 744 A ).
Der Anmelderin ist die Verwendung eines Elektromagnetventils 206 auf der Grundlage der Verwendung einer Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 200, 220, wie sie in den 17 und 18 dargestellt ist, bekannt.
Bei der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 200 gemäß 14 wird, wenn ein Schalter 202 geschlossen ist, eine Stromquellenspannung V₀ von einer Gleichstromquelle 204 auf eine Magnetspule 208 des Elektromagnetventils 206 aufgebracht, und das Elektromagnetventil 206 wird in einen angetriebenen Zustand versetzt, der durch die elektromagnetische Kraft hervorgerufen wird, die aus dem durch die Magnetspule 208 fließenden Strom resultiert.
Bei der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 200 sind ein Widerstand 210 und eine LED 212 und eine Diode 214 elektrisch parallel zu der Magnetspule 208 angeschlossen. Wenn die LED 212 Licht aussendet, kann daher die Tatsache, dass das Elektromagnetventil 206 in einem angetriebenen Zustand ist, visuell erkannt werden. Eine gegenelektromotorische Kraft, die in der Magnetspule 208 erzeugt wird, wenn die Zufuhr der Spannung V₀ zu der Magnetspule 208 unterbrochen wird, wird durch die Diode 214 in einem kurzen Zeitraum gedämpft.
Bei der in 18 gezeigten Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 wird, wenn der Schalter 202 geschlossen ist, ein Transistor 222 von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand umgeschaltet und eine Stromquellenspannung V₀ wird als erste Spannung auf die Magnetspule 208 aufgebracht. Wenn seit dem Schließen des Schalters 202 ein festgelegter Zeitraum verstreicht und das Laden eines Kondensators 222 mittels eines Widerstands 224 abgeschlossen ist, so wird der Transistor 222 als Folge der Ladespannung des Kondensators 226 aus einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand umgeschaltet. Dementsprechend wird die Spannung V₀ durch einen Widerstand 228 einer Spannungsteilung unterworfen. Eine zweite Spannung, die als Folge einer solchen Spannungsteilung erzeugt wird, wird auf die Magnetspule 208 aufgebracht. Dadurch kann das Elektromagnetventil 206 in einem angetriebenen Zustand gehalten werden.
Hinsichtlich der in 17 gezeigten Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 200 wird während des Antriebs des Elektromagnetventils 206 sowie in dem Zeitraum, in dem der angetriebene Zustand beibehalten wird, die gleiche Spannung V₀ auf die Magnetspule 208 aufgebracht. Dadurch wird der Magnetspule 208 in dem Zeitraum, in dem der angetriebene Zustand beibehalten wird, eine übermäßige elektrische Energie zugeführt. Dementsprechend wird elektrische Energie verschwendet.
Andererseits wird hinsichtlich der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 gemäß 18 eine Stromquellenspannung V₀ (erste Spannung) während des Antriebs des Elektromagnetventils 206 auf die Magnetspule 208 aufgebracht, während in dem Zeitraum, in dem das Elektromagnetventil 206 in einem angetriebenen Zustand gehalten wird, eine zweite Spannung, die niedriger ist als die Stromquellenspannung V₀, aufgebracht wird. Dadurch ist es möglich, den Verbrauch an elektrischer Energie durch die Magnetspule 208 in dem Zeitraum, in dem das Elektromagnetventil 206 in einem angetriebenen Zustand gehalten wird, gegenüber der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 200 zu verringern.
Bei der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 wird aber die Stromquellenspannung V₀ durch den Widerstand 228 einer Spannungsteilung unterworfen, um die zweite Spannung zu erzeugen, die dann auf die Magnetspule 208 aufgebracht wird. Dadurch wird in dem Widerstand 228 elektrische Energie verschwendet.
Bei der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 werden außerdem die EIN- und AUS-Zustände des Transistors 222 auf der Basis der Ladungs-/Entladungszeit des Kondensators 226 durch den Widerstand 224 geschaltet. Wenn die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 angehalten wird, bspw. aufgrund eines Stromausfalls, so kann daher die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 nicht in einem kurzen Zeitraum neu gestartet werden und/oder das Elektromagnetventil 206 kann in dem Zeitraum, in dem der angetriebene Zustand beibehalten wird, nicht schnell umgeschaltet werden.
Aus dem Dokument DE 39 20 064 A1 ist es bekannt, bei einer Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, beispielsweise eines Magnetventiles, in einer Haltephase eine kleinere Spannung als in einer Anzugphase des Ventils vorzusehen, wobei beide Spannungen mit separaten Schaltgliedern angelegt werden.
Die Offenlegungsschrift DE 199 63 154 A1 beschreibt eine Steuerung eines elektromagnetischen Ventils, wobei zum Starten einer Ventilaktuierung eine Konstantspannung vorgesehen ist, welche höher als eine anschließende Betriebsspannung ist. Ein Strom wird mittels Pulsweitenmodulation eingestellt, wobei in einer Fangphase ein größeres Tastverhältnis als in einer darauf folgenden Haltephase eingestellt wird, so dass ein Fangstrom größer als ein Haltestrom ist. Dabei wird mit einem Pulsweitenmodulationssignal ein Schalter, bei dem es sich um einen Transistor handelt, gesteuert, welcher die Verbindung des elektromagnetischen Ventils zur Masse ein- bzw. ausschaltet.
Aus dem Dokument DE 102 35 297 B3 ist eine Steueranordnung für einen elektromagnetischen Antrieb bekannt, wobei mittels zweier elektronischer Schaltmittel eine Haltespannung und eine Anzugsspannung bereitgestellt werden.
Die EP 1 109 178 A2 offenbart ein Verfahren zum Schalten einer induktiven Last und sieht vor, dass eine der Last aufschaltbare Schaltspannung sprungförmig auf eine vorgebbare Maximalspannung wechselt und dass nach dem Erkennen eine Laststromschulter oder nach Ablauf eines vorgebbaren Zeitintervalls die Maximalspannung sprungförmig oder getaktet auf eine Haltespannung reduziert wird. Erkennt eine vorgesehene Sensoreinheit eine Stromschulter und/oder das Ablaufen des Zeitintervalls, schaltet die Sensoreinheit einem UND-Verknüpfungsglied ein Puls-Pausen-Signal zu, wodurch der Schalter die Maximalspannung Um entsprechend dem Puls-Pausen-Verhältnis des Signals zu- oder abschaltet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil und eine Elektromagnetventil-Antriebsschaltung vorzuschlagen, die es ermöglichen, den elektrischen Energieverbrauch zu reduzieren und die eine schnelle Antriebssteuerung des Elektromagnetventils erlauben.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
Figurenliste

1 zeigt eine Schaltung eines Elektromagnetventils gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform,
2 zeigt eine Schaltung eines Elektromagnetventils, bei dem ein Schaltabschnitt in 1 aus einem MOSFET besteht,
3A ist ein Zeitdiagramm der Stromquellenspannung in dem Elektromagnetventil gemäß 1, 3B ist ein Zeitdiagramm des Steuersignals, 3C ist ein Zeitdiagramm der zweiten Spannung, 3D ist ein Zeitdiagramm der auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung und 3E ist ein Zeitdiagramm des Stroms, der durch die Magnetspule fließt,
4 zeigt einen Vergleich des Energieverbrauchs der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung und der Magnetspule gemäß 1 mit dem Energieverbrauch durch Elektromagnetventil-Antriebsschaltungen und Magnetspulen gemäß Vergleichbeispielen,
5A ist ein Zeitdiagramm der Stromquellenspannung in dem Elektromagnetventil gemäß 1 und 5B ist ein Zeitdiagramm der auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung,
6A ist ein Zeitdiagramm der Stromquellenspannung bei dem Elektromagnetventil gemäß 1 und 6B ist ein Zeitdiagramm der auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung,
7 zeigt eine Schaltung eines Elektromagnetventils gemäß einer zweiten Ausführungsform,
8A ist ein Zeitdiagramm der Stromquellenspannung bei dem Elektromagnetventil gemäß 7, 8B ist ein Zeitdiagramm eines ersten Pulssignals, 8C ist ein Zeitdiagramm eines zweiten Pulssignals, 8D ist ein Zeitdiagramm eines Basisanschlusseingangs, 8E ist ein Zeitdiagramm der auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung und 8F ist ein Zeitdiagramm des Stroms, der durch die Magnetspule fließt,
9 zeigt eine Schaltung eines Elektromagnetventils gemäß einer dritten Ausführungsform,
10A ist ein Zeitdiagramm der Stromquellenspannung bei dem Elektromagnetventil gemäß 9, 10B ist ein Zeitdiagramm eines ersten Pulssignals, 10C ist ein Zeitdiagramm eines zweiten Pulssignals, 10D ist ein Zeitdiagramm eines Basisanschlusseingangs, 10E ist ein Zeitdiagramm der auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung und 10F ist ein Zeitdiagramm des durch die Magnetspule fließenden Stroms,
11 zeigt eine Schaltung eines besonderen Beispiels (erstes besonderes Beispiel) des Elektromagnetventils gemäß 1,
12 zeigt eine Schaltung eines besonderen Beispiels (zweites besonderes Beispiel) des Elektromagnetventils gemäß 7,
13 zeigt eine Schaltung des Elektromagnetventils, wobei eine Pulsweiteneinstellschaltung, eine Wiederholungsfrequenzeinstellschaltung und eine Schaltung zur Einstellung der relativen Einschaltdauer in dem Elektromagnetventil-Antriebsschaltung gemäß 12 angeordnet sind,
14 zeigt eine Schaltung eines anderen besonderen Beispiels (drittes besonderes Beispiel) des Elektromagnetventils gemäß 7,
15A ist ein Zeitdiagramm eines ersten Pulssignals bei dem Elektromagnetventil gemäß 14, 15B ist ein Zeitdiagramm eines zweiten Pulssignals, 15C ist ein Zeitdiagramm eines Steueranschlusseingangs, 15D ist ein Zeitdiagramm der auf die Magnetspule aufgebrachten Spannung und 15E ist ein Zeitdiagramm des Stroms, der durch die Magnetspule fließt,
16 zeigt eine Schaltung des Elektromagnetventils, wobei der Pulsweiteneinstellschaltung, ein Wiederholungsfrequenzeinstellschaltung und eine Schaltung zur Einstellung der relativen Einschaltdauer in der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung gemäß 14 angeordnet sind,
17 zeigt eine Schaltung eines von der Anmelderin vorgeschlagenen beispielhaften Elektromagnetventils nach dem Stand der Technik und
18 zeigt eine Schaltung eines von der Anmelderin vorgeschlagenen anderen beispielhaften Elektromagnetventils nach dem Stand der Technik.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 und 2 zeigen eine Schaltung eines Elektromagnetventils 12A gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform, welches eine Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 aufweist. Die 3A bis 3E zeigen Zeitdiagramme einer Stromquellenspannung V₀, einer ersten Spannung V₁ (erste Spannung), einer zweiten Spannung V₂ (zweite Spannung), eines Steuersignals und eines Stroms mit Bezug auf eines Solenoidspule (Magnetspule) 14 des solenoidbetätigten Ventils (Elektromagnetventils) 12A.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Elektromagnetventil 12A die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 mit einem Schaltsteuerabschnitt 16, einem Schaltabschnitt 18 und einem Spannungserzeugungsabschnitt 20. Eine Gleichstromquelle (Spannungsquelle) 23 ist über einen Schalter 24 elektrisch an einen Emitteranschluss (erster Anschluss) 30a eines PNP-Transistors 28, welcher den Schaltabschnitt 18 bildet, angeschlossen.
Die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 sowie die Magnetspule 14 sind in dem Elektromagnetventil 12A enthalten oder außerhalb eines nicht dargestellten Grundkörpers des Elektromagnetventils, welcher die Magnetspule 14 enthält, angeordnet.
Ein Kollektoranschluss (zweiter Anschluss) 30b des Transistors 28 ist elektrisch an einen Anschluss der Magnetspule 14 angeschlossen. Der andere Anschluss der Magnetspule 14 ist elektrisch an einen negativen Pol der Gleichstromquelle 22 angeschlossen und geerdet.
Der Schaltsteuerabschnitt 16 enthält eine nicht dargestellte Einzelpulserzeugungsschaltung zur Erzeugung eines Einzelpulssignals (Steuersignal) mit einer Pulsweite T₁ (vgl. 3B) auf der Basis der Stromquellenspannung V₀. Dessen Eingangsanschluss ist elektrisch an den Schalter 24 angeschlossen, während der Ausgangsanschluss elektrisch an einen Basisanschluss (dritter Anschluss) 30c über einen Widerstand 36, der als Bias-Widerstand des Transistors 28 dient, angeschlossen ist. Der Eingangsanschluss wirkt auch als Stromquellenanschluss des Schaltsteuerabschnitts 16.
Außerdem ist eine Diode 68 elektrisch parallel zu der Magnetspule 14 angeschlossen und der Schaltsteuerabschnitt 16 ist über eine LED 66 geerdet.
Bei dieser Anordnung wird, wenn der Schalter 24 zu der Zeit T₀ (vgl. 3E) geschlossen wird, das Steuersignal, das eine Pulsweite T₁ einer voreingestellten festgelegten Zeitdauer (bspw. 100 ms) und eine festgelegte Pulsspannung aufweist, in dem Schaltsteuerabschnitt 16 generiert. Das erzeugte Steuersignal wird über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt.
Bei der ersten Ausführungsform liefert der Schaltsteuerabschnitt 16 das Steuersignal, das eine negative Polarität mit der Pulsweite T₁ aufweist, über den Widerstand 36 zu dem Basisanschluss 30c. Wie sich ohne Weiteres aus der Erläuterung des Steuersignals ergibt, zeigt jedoch 3B das Steuersignal umgekehrt (invertiert), so dass es eine positive Polarität entsprechend der Polarität der Stromquellenspannung V₀, der ersten Spannung V₁, der zweiten Spannung V₂ und des Stroms, der durch die Magnetspule 14 fließt, aufweist (vgl. 3A und 3C bis 3E).
Wenn das Steuersignal ausgegeben wird, unterbricht der Schaltsteuerabschnitt 16 (vgl. 1 und 2) den Pulserzeugungsvorgang nach einer festgelegten Zeitdauer (d.h. nach einer bestimmten Zeit T₂).
Der Spannungserzeugungsabschnitt 20 besteht aus einer Schaltstromquelle, welche die Stromquellenspannung V₀ der Gleichstromquelle 22 auf eine festgelegte Spannung absenkt, und erzeugt eine abgesenkte Stromquellenspannung V₀ als zweite Spannung V₂. Sein Eingangsanschluss ist elektrisch an den Schalter 24 angeschlossen, während sein Ausgangsanschluss elektrisch über eine Diode 52 mit der Magnetspule 14 verbunden ist.
Wie oben beschrieben wurde, besteht der Schaltabschnitt 18 aus einem PNP-Transistor 28. Wenn das Steuersignal von dem Schaltsteuerabschnitt 16 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt wird, wird zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b ein EIN-Zustand hergestellt, während eines Zeitraums, der durch die Pulsweite T₁ des Steuersignals definiert wird. Die Stromquellenspannung V₀ wird während des durch die Pulsweite T₁ definierten Zeitraums als erste Spannung V₁ auf die Magnetspule 14 des Elektromagnetventils 12A aufgebracht. Andererseits wird während eines Zeitraums, in dem die Zufuhr des Steuersignals nach der Zeit T₂ unterbrochen wird, ein AUS-Zustand zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b hergestellt. Die zweite Spannung V₂, die durch den Spannungserzeugungsabschnitt 20 erzeugt wird, wird auf die Magnetspule 14 des Elektromagnetventils 12A aufgebracht.
Der Schaltabschnitt 18 kann anstelle des Transistors 28 gemäß 1 einen Anreicherungs-p-Kanal MOSFET 110, wie er in 2 dargestellt ist, aufweisen. In diesem Fall ist ein Steueranschluss (dritter Anschluss) 112c des MOSFET 110 elektrisch an den Schaltsteuerabschnitt 16 angeschlossen, ein Quellen-(Source)-anschluss (erster Anschluss) 112a ist elektrisch an den Schalter 24 angeschlossen und ein Drain-Anschluss (zweiter Anschluss) 112b ist elektrisch mit der Magnetspule 14 verbunden. Eine Diode 114 ist parallel angeschlossen, wobei sich ihre Vorwärtsrichtung von dem Drain-Anschluss 112b zu dem Source-Anschluss 112a erstreckt. Die Diode 114 schützt den MOSFET 110, indem sie einen Strom, der in einer Richtung von der Magnetspule 14 zu dem positiven Pol der Gleichstromquelle 22 fließt, durchlässt. Wenn der Schaltabschnitt 18 aus dem MOSFET 110 besteht, ist der in 1 gezeigte Widerstand 36 nicht erforderlich.
Das Elektromagnetventil 12A gemäß der ersten Ausführungsform ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend wird die Betriebsweise des Elektromagnetventils 12A mit Bezug auf die 1 und 3A bis 3E erläutert.
Zunächst wird, wenn der Schalter 24 zur Zeit T₀ geschlossen ist, die Stromquellenspannung V₀ der Gleichstromquelle 22 auf den Schaltsteuerabschnitt 16, den Emitteranschluss 30a des Transistors 28 und den Spannungserzeugungsabschnitt 20 aufgebracht. In dieser Situation erzeugt der Schaltsteuerabschnitt 16 ein Steuersignal mit einer Pulsweite T₁, die durch einen festgelegten Zeitraum definiert wird und eine festgelegte Pulsspannung aufweist. Das generierte Steuersignal wird über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt.
Der Schaltsteuerabschnitt 116 löst den Output des Steuersignals zur Zeit T₀ aus. Der Output des Steuersignals wird nach einer Zeit T₂, die um die Pulsweite T₁ später liegt als die Zeit T₀, unterbrochen. Somit liefert der Schaltsteuerabschnitt 16 einen Puls als Steuersignal zu dem Basisanschluss 30c des Transistors 28.
Wenn das Steuersignal dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt wird, wird zwischen dem Emitteranschluss 30 und dem Kollektoranschluss 30b des Transistors 28 während der Pulserzeugungszeit des Steuersignals (d.h. für einen Zeitraum von der Zeit T₀ bis zu Zeit T₂) ein EIN-Zustand hergestellt. Der Transistor 28 bringt die Stromquellenspannung V₀ als erste Spannung V₁ auf die Magnetspule 14 auf.
Dementsprechend wird der Strom, der durch die Magnetspule 14 fließt, plötzlich erhöht, wenn die Zeit in dem Zeitraum (d. h. dem Zeitraum von der Zeit T₀ zu der Zeit T₂), in dem die erste Spannung V₁ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird, verstreicht. Die durch den Strom bewirkte elektromagnetische Kraft schaltet das Elektromagnetventil 12A schnell ein.
In dieser Situation nimmt der Strom, der wie oben beschrieben plötzlich erhöht wurde, während des Zeitraums, in dem die erste Spannung V₁ aufgebracht wird, etwas ab (vgl. 3E). Diese Phänomen rührt daher, dass ein beweglicher Kern, der mit einem nicht dargestellten Ventilstopfen des Elektromagnetventils 12A verbunden ist, durch die elektromagnetische Kraft zu einem festen Kern angezogen wird.
Der Spannungserzeugungsabschnitt 20 wird in dem Zeitraum, in dem der Transistor 28 in einem EIN-Zustand ist, kurzgeschlossen. Somit wird von dem Spannungserzeugungsabschnitt 20 keine Spannung auf die Magnetspule 14 aufgebracht.
Wenn anschließend der Pulsoutput des Steuersignals von dem Schaltsteuerabschnitt 16 zur Zeit T₂ unterbrochen wird, wird der Zustand zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b des Transistors 28 von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet.
Dementsprechend senkt der Spannungserzeugungsabschnitt 20 die Stromquellenspannung V₀ auf eine voreingestellte festgelegte Spannung ab. Die festgelegte Spannung (Gleichstromspannung), die wie oben beschrieben verringert ist, wird als zweite Spannung V₂, die niedriger ist als die erste Spannung V₁, über die Diode 52 auf die Magnetspule 14 aufgebracht.
Als Folge hiervon fließt ein Strom, der kleiner ist als der Strom, der während des Antriebs des Elektromagnetventils 12A verwendet wird, während eines Zeitraums nach der Zeit T₂ durch die Magnetspule 14. Dadurch kann die Magnetspule 14 den angetriebenen Zustand des Elektromagnetventils 12A bei Verwendung eines kleineren Stromes beibehalten.
Wenn der Schalter 24 zu der Zeit T₃ geöffnet wird, wird das Aufbringen der Stromquellenspannung V₀ auf den Schaltsteuerabschnitt 16, den Emitteranschluss 30a des Transistors 28 und den Spannungserzeugungsabschnitt 20 unterbrochen. Als Folge hiervon wird auch das Aufbringen der zweiten Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 unterbrochen. Wenn das Aufbringen der zweiten Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 unterbrochen wird, wird in der Magnetspule 14 eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt. Der Strom, der aus der gegenelektromotorischen Kraft resultiert, fließt durch die Diode 68, so dass die gegenelektromotorische Kraft schnell gedämpft wird.
Während die erste Spannung V₁ oder die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht werden, sendet die LED 66 entsprechend dem Strom, der durch den Schaltsteuerabschnitt 16 und die LED 66 fließt, Licht aus. Wenn die Lichtemission der LED 66 visuell erkannt wird, ist es daher möglich, zu überprüfen, dass die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird, und dass das Elektromagnetventil 12A in einem angetriebenen Zustand ist.
4 zeigt ein Diagramm, das den elektrischen Stromverbrauch der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 und der Magnetspule 14 (Arbeitsbeispiel siehe 1) mit dem elektrischen Stromverbrauch der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 200 und der Magnetspule 208 (Vergleichsbeispiel 1, vgl. 17) und dem elektrischen Stromverbrauch der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 und der Magnetspule 208 (Vergleichsbeispiel 2, siehe 18) vergleicht.
Wenn bspw. die Stromquellenspannung V₀ 24 Volt beträgt, so liegt der elektrische Energieverbrauch des Vergleichsbeispiels 1 bei 2,4 Watt und der elektrische Energieverbrauch des Vergleichsbeispiels 2 bei 0,8 Watt. Der elektrische Energieverbrauch des Arbeitsbeispiels beträgt jedoch nur 0,4 Watt. Das bedeutet, dass aus den unten beschriebenen Gründen das Arbeitsbeispiel eine 84%-ige Verringerung des elektrischen Energieverbrauchs gegenüber dem Energieverbrauch des Vergleichsbeispiels 1 liefert, und auch gegenüber dem Vergleichsbeispiel 2 eine 50%-ige Verringerung des Energieverbrauchs.
Bei der Elektromagnetventil-Antriebschaltung 200 und der Magnetspule 208 (vgl. 17) wird die Stromfeldspannung V₀ ohne irgendeine Unterbrechung während des Antriebs des Elektromagnetventils 206 und in dem Zeitraum, in dem der angetriebene Zustand beibehalten wird, auf die Magnetspule 208 aufgebracht. Dadurch steigt der Energieverbrauch der Magnetspule 208 erheblich.
Bei der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 und der Magnetspule 208 (vgl. 18) wird die Stromquellenspannung V₀ während des Antriebs des Elektromagnetventils 206 auf die Magnetspule 208 aufgebracht. Eine zweite Spannung, die niedriger ist als die Stromquellenspannung V₀ wird während eines Zeitraumes, in dem der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 206 beibehalten wird, als Folge der Stromteilung durch den Widerstand 228 auf die Magnetspule 208 aufgebracht. Dadurch wird der Energieverbrauch im Vergleich zu der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 200 (vgl. 17) reduziert. Durch den Widerstand 228 wird jedoch als Folge der Spannungsteilung der Stromquellenspannung V₀ in dem Widerstand 228 elektrische Energie verbraucht. Dadurch erhöht der hierfür erforderliche Energieverbrauch den Energieverbrauch der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220.
Im Gegensatz dazu wird bei dem Elektromagnetventil 12A (vgl. 1) die erste Spannung V₁ während des anfänglichen Antreibens des Elektromagnetventils 12A (d. h. während des Zeitraumes von der Zeit T₀ bis zur Zeit T₂, wie es in den 3A bis 3E gezeigt ist) auf die Magnetspule 14 aufgebracht, um das Elektromagnetventil 12A schnell anzutreiben. Die zweite Spannung V₂ wird während des Zeitraumes, in dem der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12A beibehalten wird (d. h. während des Zeitraumes von der Zeit T₂ bis zur Zeit T₃) auf die Magnetspule aufgebracht. Dadurch wird der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12A beibehalten, wobei in dem Zeitraum, in dem der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12A beibehalten wird, eine Energiemenge verbraucht wird, die kleiner ist als die, die während des anfänglichen Antreibens des Elektromagnetventils 12A eingesetzt wird. Dadurch kann das Elektromagnetventil 12A den elektrischen Stromverbrauch der Magnetspule 14 im Vergleich zu den in den 17 und 18 gezeigten Elektromagnetventilen 206 reduzieren.
Bei dem Elektromagnetventil 12A ist kein Widerstand in der Zufuhrleitung für die Stromquellenspannung V₀, die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ angeordnet. Auch wenn eine Spannung auf die Magnetspule 14 des Elektromagnetventils 12A aufgebracht wird, wird daher hinsichtlich der Zufuhrleitung kein elektrischer Strom verbraucht. Dadurch kann das Elektromagnetventil 12A den elektrischen Stromverbrauch in dem Elektromagnetventil 12A gegenüber dem Elektromagnetventil 206 gemäß 18 reduzieren.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Elektromagnetventil 12A gemäß der ersten Ausführungsform das Stellsignal von dem Schaltsteuerabschnitt 16 zu dem Schaltabschnitt 18 zugeführt. Der Schaltabschnitt 18 führt eine zeitbasierte Steuerung der elektrischen Verbindung zwischen der Gleichstromquelle oder dem Spannungserzeugungsabschnitt 20 und der Magnetspule 14 durch.
Wenn das Steuersignal dem Schaltabschnitt 18 zugeführt und ein EIN-Zustand erhalten wird, wird somit die Stromquellenspannung V₀ als eine erste Spannung V₁ der Magnetspule 14 zugeführt. Als Folge hiervon wird der Magnetspule 14 eine große elektrische Energie zugeführt, wodurch das Elektromagnetventil 12A anfangs in einer kurzen Zeitdauer angetrieben werden kann.
Wenn dagegen die Zufuhr des Steuersignals zu dem Schaltabschnitt 18 unterbrochen wird, wird der Zustand in den AUS-Zustand geändert. Eine zweite Spannung V₂, die niedriger ist als die erste Spannung V₁, wird der Magnetspule 14 zugeführt. Als Folge hiervor nimmt die der Magnetspule 14 zugeführte elektrische Energie ab. Der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12A kann bei Verbrauch einer geringeren elektrischen Energiemenge beibehalten werden.
Der Schaltsteuerabschnitt 16 führt, wie oben beschrieben, eine zeitbasierte Steuerung der EIN- und AUS-Zustände des Schaltabschnittes 18 durch. Dementsprechend können die elektrische Energiemenge, die von der Gleichstromquelle 22 oder dem Spannungserzeugungsabschnitt 20 der Magnetspule 14 zugeführt wird, sowie die Zufuhrzeiten für die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ einfach eingestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform repräsentieren die Zufuhrzeit und die Zufuhrstoppzeit des Steuersignals für den Schaltabschnitt 18 Zeiträume, während denen die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ der Magnetspule 14 zugeführt werden. Wenn die Zufuhrzeit so eingestellt wird, dass sie den Spezifikationen des Elektromagnetventils 12A entspricht, können daher gewünschte Werte für die Startzeit des Elektromagnetventils 12A, den durch die Magnetspule 14 fließenden Strom und die der Magnetspule 14 zugeführte elektrische Energie erreicht werden. Als Folge hiervon reduziert das Elektromagnetventil 12A den elektrischen Energieverbrauch der Magnetspule 14 und vergrößert die Einsatzmöglichkeiten des Elektromagnetventils 12A im Vergleich zu den Elektromagnetventil-Antriebsschaltungen 200, 220 (vgl. 17 und 18).
Wenn die Zufuhrzeit des Steuersignals von dem Schaltsteuerabschnitt 16 zu dem Schaltabschnitt 18 in geeigneter Weise eingestellt wird, kann die Zeit des EIN-Zustands des Schaltabschnitts 18 geändert werden. Wird das Elektromagnetventil 12A durch eine Stromunterbrechung oder dgl. in einen angehaltenen Zustand versetzt, kann daher das Elektromagnetventil 12A in einem kürzeren Zeitraum neu gestartet werden, und das Elektromagnetventil 12A kann in einem Zeitbereich, in dem der angetriebene Zustand beibehalten wird, schneller umgeschaltet werden als bei der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220, die auf der Verwendung der Lade-/Entladezeit des Kondensators 226 und des Widerstandes 224 basiert.
Bei dem Elektromagnetventil 12A wird in der Zufuhrleitung für die Stromquellenspannung V₀, die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ kein Widerstand eingesetzt. Dadurch wird der Gesamtenergieverbrauch der Vorrichtung im Vergleich zu der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 220 reduziert. Außerdem ist es nicht notwendig, Gegenmaßnahmen gegen Wärmeentwicklung vorzusehen. Dadurch wird die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht und die Produktionskosten der Vorrichtung können gesenkt werden.
Der Schaltsteuerabschnitt 16 erzeugt das Steuersignal, indem er die Stromquellenspannung V₀ nutzt. Daher ist es nicht notwendig, eine besondere Stromquelle vorzusehen, die andernfalls erforderlich wäre, um das Steuersignal zu erzeugen. Dadurch ist es möglich, das Elektromagnetventil 12A zu miniaturisieren. Der Zeitraum des EIN-Zustands des Schaltabschnittes 18 wird durch die Pulsweite T₁ des Steuersignals festgelegt. Daher kann das Elektromagnetventil 12A einfach angetrieben und gesteuert werden.
Der Schaltabschnitt 18, der aus dem Transistor 28 oder dem MOSFET 110 besteht, ermöglicht eine Verbesserung der Ansprechleistung der ersten Spannung V₁ und der zweiten Spannung V₂ in Bezug auf das Steuersignal. Dadurch kann die Ansprechleistung der Magnetspule 14 und des Elektromagnetventils 12A, denen die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ zugeführt werden, verbessert werden. Insbesondere ist es möglich, die Impedanz des Halbleiterelementes, welches den Schaltabschnitt 18 bildet, zu reduzieren, indem der Schaltabschnitt 18 durch den MOSFET 110 gebildet wird.
Bei dem oben beschriebenen Elektromagnetventil 12A ist die erste Spannung V₁ etwa die gleiche wie die Stromquellenspannung V₀, und die zweite Spannung V₂ ist geringer als die Stromquellenspannung V₀. Wie in den 5A und 5B gezeigt ist, ist es aber auch zulässig, dass die erste Spannung V₁ höher ist als die Stromquellenspannung V₀ und dass die zweite Spannung V₂ etwa genauso hoch ist wie die Stromquellenspannung V₀. Wie in den 6A und 6B gezeigt ist, ist es auch zulässig, dass die erste Spannung V₁ höher ist als die Stromquellenspannung V₀ und dass die zweite Spannung V₂ niedriger ist als die Stromquellenspannung V₀. Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Funktionen und Wirkungsweisen erreicht werden können, wenn die in den 5B und 6B gezeigten ersten Spannungen V₁ und zweiten Spannungen V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht werden.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 7 und 8A bis 8F ein Elektromagnetventil 12B gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert. Diejenigen Aufbauelemente, die den entsprechenden Aufbauelementen bei dem Elektromagnetventil 12A gemäß der ersten Ausführungsform (1 bis 6B) entsprechen, werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit wird auf die obige detaillierte Beschreibung dieser Komponenten verwiesen.
Das Elektromagnetventil 12B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Elektromagnetventil 12A gemäß der ersten Ausführungsform (1 bis 6B) dahingehend, dass der Spannungserzeugungsabschnitt 20 nicht vorgesehen ist.
Insbesondere besteht, wie in 7 gezeigt, bei dem Elektromagnetventil 12B der Schaltsteuerabschnitt 16 aus einer Timerzählerschaltung (Einzelpuls-Erzeugungsschaltung) 32 und einem PWM-Schaltung (wiederholter Pulserzeugungsschaltung) 84.
Bei dem Schaltsteuerabschnitt 16 ist der Eingangsanschluss der Timerschaltung 32 elektrisch an den Schalter 24 angeschlossen. Der Ausgangsanschluss ist über den Widerstand 36 elektrisch an den Basisanschluss 30c des Transistors 28 angeschlossen.
Der Eingangsanschluss der PWM-Schaltung 84 ist elektrisch an den Schalter 24 angeschlossen. Der Ausgangsanschluss ist über den Widerstand 36 elektrisch an den Basisanschluss 30c des Transistors 28 angeschlossen.
Außerdem sind die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 über die LED 66 geerdet.
Wenn bei dieser Anordnung der Schalter 24 zur Zeit T₀ geschlossen ist (vgl. 8F), so wird die Stromquellenspannung V₀ (vgl. 8A) auf den Eingangsanschluss der Timerzählerschaltung 32 aufgebracht, um ein erstes Pulssignal zu erzeugen, welches eine Pulsweite T₁ (vgl. 8B) einer festgelegten Zeitdauer (bspw. 100 Millisekunden) aufweist, die vorab in der Timerzählerschaltung 32 eingestellt wurde und die eine festgelegte Pulsspannung aufweist. Das generierte erste Pulssignal wird über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt.
Bei der zweiten Ausführungsform liefert der Schaltsteuerabschnitt 16 das erste Pulssignal, das eine negative Polarität mit einer Pulsweite T₁ aufweist und das zweite Pulssignal, das eine negative Polarität mit einer Pulsweite T₄ aufweist (vgl. 8C), über den Widerstand 36 an den Basisanschluss 30c. Wie sich deutlich aus der Erläuterung des ersten Pulssignals, des zweiten Pulssignals und des Eingangs des Basisanschlusses 30c (erstes Pulssignal und zweites Pulssignal) ergibt, sind jedoch das erste Pulssignal, das zweite Pulssignal und der Input (Eingang), wie in 8B bis 8D gezeigt, so dargestellt, dass sie entsprechend der Polarität der Stromquellenspannung V₀, der ersten Spannung V₁, der zweiten Spannung V₂ und des Stroms (vgl. 8A, 8E und 8F), der durch die Magnetspule 14 fließt, in der gleichen Weise wie in 3B mit einer positiven Polarität invertiert sind.
Wird bei dieser Anordnung das erste Pulssignal von dem Ausgangsanschluss ausgegeben, so unterbricht die Timerzählerschaltung 32 (vgl. 7) den Pulserzeugungsvorgang nach einer festgelegten Zeitdauer (d. h. nach der in 8F gezeigten Zeit T₂).
Wenn andererseits die Stromquellenspannung V₀ der PWM-Schaltung 84 zugeführt wird, wird in der PWM-Schaltung 84 das zweite Pulssignal erzeugt. Das generierte zweite Pulssignal wird über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt (vgl. 8C und 8D).
Bei dieser Anordnung sind die relative Einschaltdauer (duty ratio) und die Wiederholungsfrequenz (bspw. 1 kHz bis 100 kHz) des zweiten Pulssignals vorab in der PWM-Schaltung eingestellt. Wie in 8C gezeigt ist, ist die Pulsweite T₄ des zweiten Pulssignals so eingestellt, dass sie kleiner ist als die Pulsweite T₁ (vgl. 8B) des ersten Pulssignals (T₁ > T₄).
Wenn das erste Pulssignal oder das zweite Pulssignal dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 in einem Zustand zugeführt wird, in dem der Schalter 24 (vgl. 7) geschlossen ist, so wird zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b während eines Zeitraumes, der durch die Pulsweiten T₁, T₄ des ersten Pulssignals oder des zweiten Pulssignals festgelegt wird, ein EIN-Zustand hergestellt. Die Stromquellenspannung V₀ wird während der Zeiträume (Pulsweiten T₁, T₄) des EIN-Zustandes als erste Spannung V₁ (erste Spannung) oder zweite Spannung V₂ (zweite Spannung) auf die Magnetspule 14 des Elektromagnetventils 12B (vgl. 8E) aufgebracht.
Das Elektromagnetventil 12B gemäß der zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend wird die Betriebsweise des Elektromagnetventils 12B mit Bezug auf die 7 und 8A bis 8F erläutert.
Ursprünglich wird, wenn der Schalter 24 zur Zeit T₀ geschlossen ist, die Stromquellenspannung V₀ der Gleichstromquelle 22 auf die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 aufgebracht. Als Folge hiervon werden die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 ausgelöst.
Die Timerzählerschaltung 32 generiert das erste Pulssignal, das eine Pulsweite T₁ einer vorab eingestellten festgelegten Zeit und eine in der Timerzählerschaltung 32 vorab eingestellte festgelegte Pulsspannung aufweist. Das generierte erste Pulssignal wird von dem Ausgangsanschluss über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt.
Die Timerzählerschaltung 32 löst den Output des ersten Pulssignals zur Zeit T₀ aus. Der Output des Pulses wird nach der Zeit T₂, die um die Pulsweite T₁ später liegt als die Zeit T₂, unterbrochen. Die Timerzählerschaltung 32 führt einen Puls als erstes Pulssignal dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zu.
Andererseits wird die Stromquellenspannung V₀ auch der PWM-Schaltung 84 zugeführt, und die PWM-Schaltung 84 wird ausgelöst. Dadurch generiert die PWM-Schaltung 84 ein zweites Pulssignal, das eine vorab eingestellte festgelegte Wiederholungsfrequenz und eine in dem PWM-Schaltung 84 vorab eingestellte festgelegte relative Einschaltdauer (duty ratio) aufweist. Das generierte zweite Pulssignal wird von dem Ausgangsanschluss über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt.
Der Wiederholungszyklus T₅ (vgl. 8C) des zweiten Pulssignals ist die reziproke oder inverse Zahl der Wiederholungsfrequenz. Die relative Einschaltdauer (duty ratio) des zweiten Pulssignals ist (T₄/T₅) × 100 [%]. Die Pulsweite T₄ des zweiten Pulssignals ist kleiner als die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals (T₁ > T₄). Die Pulsspannung des ersten Pulssignals ist im Wesentlichen die gleiche wie die Pulsspannung des zweiten Pulssignals.
Das erste Pulssignal oder das zweite Pulssignal wird dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt. Ein EIN-Zustand wird zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b während der Pulserzeugungszeit (Pulsweiten T₁, T₄) des ersten Pulssignals oder des zweiten Pulssignals in dem Transistor 28 hergestellt. Als Folge hiervon bringt der Transistor 28 die Stromquellenspannung V₀ als erste Spannung V₁ auf die Magnetspule 14 auf. Die Stromquellenspannung V₀ wird als zweite Spannung V₂ während des Zeitraumes (Pulsweite T₄) des EIN-Zustandes nach der Zeit T₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht.
Dementsprechend nimmt der Strom, der durch die Magnetspule 14 fließt, plötzlich zu, wenn die Zeit während des Zeitraumes (Pulsweite T₁), in dem die erste Spannung V₁ der Magnetspule 14 zugeführt wird, verstreicht. Das Elektromagnetventil 12B wird entsprechend der durch den Strom bewirkten elektromagnetischen Kraft schnell angetrieben.
Andererseits wird die zweite Spannung V₂ in Intervallen einer festgelegten Zeitdauer (d. h. in Intervallen des Wiederholungszyklus T₅) in dem Zeitraum nach der Zeit T₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht. Daher fließt ein Strom, der kleiner ist als der Strom, der während des Antriebs des Elektromagnetventils 12B verwendet wird, durch die Magnetspule 14. Dadurch kann die Magnetspule 14 den angetriebenen Zustand des Elektromagnetventils 12B bei Verwendung eines kleineren Stromes beibehalten.
Wenn der Schalter 24 zur Zeit T₃ (vgl. 8F) geöffnet wird, wird die Zufuhr der Stromquellenspannung V₀ zu der Timerzählerschaltung 32 und der PWM-Schaltung 84 unterbrochen. Daher werden die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 aus einem angetriebenen Zustand in einen gestoppten Zustand umgeschaltet. Die Zufuhr des erste Pulssignals und des zweiten Pulssignals zu dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 wird ebenfalls gestoppt.
Dementsprechend wird zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b des Transistors 28 ein AUS-Zustand hergestellt. Das Aufbringen der ersten Spannung V₁ oder der zweiten Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 wird dementsprechend ebenfalls gestoppt.
Wenn das Aufbringen der zweiten Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 gestoppt ist, wird in der Magnetspule 14 eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt. Der Strom, der aus der gegenelektromotorischen Kraft resultiert, fließt jedoch durch die Diode 68, so dass die gegenelektromotorische Kraft schnell gedämpft wird. Während die erste Spannung V₁ oder die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird, sendet die LED 66 entsprechend dem Strom, der durch die Timerzählerschaltung 32 oder die PWM-Schaltung 84 und die LED 66 fließt, Licht aus. Wird die Lichtemission der LED 66 visuell erkannt, ist es daher möglich, zu überprüfen, dass die erste Spannung V₁ oder die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird, und dass das Elektromagnetventil 12B in einem angetriebenen Zustand ist.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Elektromagnetventil 12B gemäß der zweiten Ausführungsform ein Steuersignal, das dem ersten Pulssignal und dem zweiten Pulssignal entspricht, von dem Schaltsteuerabschnitt 16 dem Schaltabschnitt 18 zugeführt. Auf der Basis des zugeführten Steuersignals führt der Schaltabschnitt 18 eine zeitbasierte Steuerung der elektrischen Verbindung zwischen der Gleichstromquelle 22 und der Magnetspule 14 durch.
Wenn die Zufuhrzeit (Pulsweite T₁) des Steuersignals entsprechend dem ersten Pulssignal ausgedehnt wird, so wird der Zeitraum des EIN-Zustandes des Schaltabschnittes 18 verlängert, die Energiemenge, die der Magnetspule 14 zugeführt wird, wird erhöht und das Elektromagnetventil 12B kann in einem kurzen Zeitraum angetrieben werden.
Wenn andererseits die Zufuhrzeit (Pulsweite T₄) des Steuersignals entsprechend dem zweiten Pulssignal V₂ verkürzt wird, so wird die Zeitdauer des EIN-Zustandes ebenfalls verkürzt. Dadurch wird die der Magnetspule 14 zugeführte Energiemenge verringert. Der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12B kann dadurch bei Verwendung einer kleineren Menge an elektrischer Energie beibehalten werden. Anders gesagt kann auch dann, wenn die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ auf einem Niveau der Stromquellenspannung V₀ liegen, der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12b bei Verwendung einer kleineren elektrischen Energiemenge beibehalten werden, indem die Pulsweite T₄ der zweiten Spannung V₂ verkürzt wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann die elektrische Energiemenge, die von der Gleichstromquelle 22 der Magnetspule 14 zugeführt wird, einfach eingestellt werden, indem eine zeitbasierte Steuerung des EIN-Zustands des Schaltabschnitts 18 durch den Schaltsteuerabschnitt 16 durchgeführt wird.
In diesem Fall definiert die Zufuhrzeit des Steuersignals zu dem Schaltabschnitt 18 die Anwendungszeit der ersten Spannung V₁ oder der zweiten Spannung V₂ relativ zu der Magnetspule 14. Wenn die Zufuhrzeit eingestellt wird, um den Spezifikationen des Elektromagnetventils 12B zu entsprechen, können daher gewünschte Werte der Startzeit und der Antriebszeit des Elektromagnetventils 12B, des durch die Magnetspule 14 fließenden Stromes und der der Magnetspule 14 zugeführten elektrischen Energiemenge eingestellt werden. Als Folge hiervon reduziert das Elektromagnetventil 12B den elektrischen Stromverbrauch der Magnetspule 14 im Vergleich zu den Elektromagnetventilantriebsschaltungen 200, 220 (vergleiche 17 und 18) weiter. Außerdem werden die Einsatzmöglichkeiten des Elektromagnetventils 12B vergrößert.
Wenn die Zufuhrzeit des Steuersignals von dem Schaltsteuerabschnitt 16 zu dem Schaltabschnitt 18 in geeigneter Weise eingestellt wird, wird die Zeitdauer, während der der Schaltabschnitt 18 in dem EIN-Zustand ist, geändert. Dadurch kann in dem Fall, dass das Elektromagnetventil 12B durch eine Stromunterbrechung oder dergleichen gestoppt wird, das Elektromagnetventil 12B in kürzerer Zeit wieder gestartet werden und/oder das Elektromagnetventil 12B kann in einem Zeitraum, in dem der angetriebene Zustand beibehalten wird, schneller umgeschaltet werden als bei der Elektromagnetventilantriebsschaltung 220 (vgl. 18), der auf der Verwendung der Lade-/Entladungszeit des Kondensators 226 und des Widerstands 224 aufbaut.
Bei dem Elektromagnetventil 12B wird in der Zufuhrleitung der Stromquellenspannung V₀, der ersten Spannung V₁ und der zweiten Spannung V₂ kein Widerstand eingesetzt. Dadurch kann der Gesamtenergieverbrauch der Vorrichtung im Vergleich zu der Elektromagnetventilantriebsschaltung 220 verringert werden. Außerdem ist es nicht notwendig, Gegenmaßnahmen gegen Wärme vorzusehen. Dadurch können die Haltbarkeit der gesamten Vorrichtung verbessert und die Produktionskosten verringert werden.
Der Zeitraum, in dem der Schaltabschnitt 18 in dem EIN-Zustand ist, wird durch die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals festgelegt, dass durch die Timerzählerschaltung 32 erzeugt wird, und/oder durch die Pulsweite T₄ des zweiten Pulssignals, das durch die PWM-Schaltung 84 erzeugt wird. Dadurch ist es einfach, das Elektromagnetventil 12B anzutreiben und zu steuern.
Wenn die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals länger gemacht wird als die Pulsweite T₄ des zweiten Pulssignals, so wird während des Zeitraums, in dem die erste Spannung V₁ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird, der Magnetspule 14 eine größere Menge an elektrischer Energie zugeführt, was es möglich macht, das Elektromagnetventil 12B schnell anzutreiben. Wenn andererseits die Pulsweite T₄ des zweiten Pulssignals kleiner gemacht wird als die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals, so wird der Magnetspule 14 in Intervallen, die der festgelegten Zeitdauer entsprechen, während der Zeit, in der die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird, eine kleinere elektrische Energiemenge zugeführt. Wenn eine PWM-Steuerung der ersten und zweiten Pulssignale, die von dem Schaltsteuerabschnitt 16 dem Schaltabschnitt 18 zugeführt wird, durchgeführt wird, so kann der elektrische Energieverbrauch der Magnetspule 14 weiter reduziert werden.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 9 und 10A bis 10F ein Elektromagnetventil 12C gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert.
Das Elektromagnetventil 12C gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von den Elektromagnetventilen 12A, 12B gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen (vergleiche 1 bis 8F) dahingehend, dass der Schalter 24 über den Spannungserzeugungsabschnitt 20 elektrisch mit dem Schaltabschnitt 18 verbunden ist, wobei der Spannungserzeugungsabschnitt 20 eine Gleichspannung mit einem Spannungswert erzeugt, der höher ist als die Stromquellenspannung V₀.
Wird bei dieser Anordnung der Schalter 24 zur Zeit T₀ geschlossen (vergleiche 10F), so wird die Stromquellenspannung V₀ (siehe 10A) der Gleichstromquelle 22 auf den Spannungserzeugungsabschnitt 20, die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 aufgebracht. Als Folge hiervon werden der Spannungserzeugungsabschnitt 20, die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 ausgelöst.
Die Timerzählerschaltung 32 generiert das erste Pulssignal. Das erzeugte erste Pulssignal wird von dem Ausgangsanschluss über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt (vergleiche 10B und 10D). Andererseits generiert die PWM-Schaltung 84 das zweite Pulssignal. Das erzeugte zweite Pulssignal wird von dem Ausgangsanschluss über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt (vergleiche 10C und 10D).
Bei der dritten Ausführungsform liefert der Schaltsteuerabschnitt 16 das erste Pulssignal, das eine negative Polarität mit der Pulsweite T₁ aufweist, und das zweite Pulssignal, das eine negative Polarität mit der Pulsweite T₄ aufweist, an den Basisanschluss 30c in der gleichen Weise wie bei der zweiten Ausführungsform (vergleiche 7 und 8A bis 8F). Wie sich deutlich aus den Erläuterungen des ersten Pulssignals, des zweiten Pulssignals und des Eingangs des Basisanschlusses 30c (erstes Pulssignal, und zweites Pulssignal) ergibt, sind in den 10B bis 100 das erste Pulssignal, das zweite Pulssignal und der Eingang (Input) invertiert, so dass sie entsprechend den Polaritäten der Stromquellenspannung V₀, der ersten Spannung V₁, der zweiten Spannung V₂ und dem Strom, der durch die Magnetspule 14 fließt (vergleiche 10A, 10E und 10F) in der gleichen Weise wie bei den 3B und 8B bis 8D eine positive Polarität haben.
Der Spannungserzeugungsabschnitt 20 (vgl. 9) generiert eine Gleichspannung mit einem Spannungswert, der höher ist als der der Stromquellenspannung V₀. Die erzeugte Gleichspannung wird dem Schaltabschnitt 18 zugeführt.
Das erste Pulssignal oder das zweite Pulssignal wird dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt. Ein EIN-Zustand wird während der Pulsgenerierungszeit (Pulsweiten T₁, T₄) (vergleiche 10B und 10C) des ersten Pulssignals oder des zweiten Pulssignals zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b des Transistors 28 erreicht. Als Folge hiervon bringt der Transistor 28 die Gleichspannung als erste Spannung V₁ auf die Magnetspule 14 auf. Die Gleichspannung wird auf die Magnetspule 14 während des Zeitraums (Pulsweite T₄) in dem EIN-Zustand nach der Zeit T₂ als eine zweite Spannung V₂ aufgebracht.
Dementsprechend nimmt der Strom, der durch die Magnetspule 14 fließt, plötzlich zu, wenn die Zeit in dem Zeitraum (Pulsweite T₁), während dem die erste Spannung V₁ der Magnetspule 14 zugeführt wird, verstreicht, und das Elektromagnetventil 12C wird entsprechend der durch den Strom erzeugten elektromagnetischen Kraft schnell angetrieben.
Andererseits wird die zweite Spannung V₂ in Intervallen mit einer festgelegten Zeitdauer (d.h. in Intervallen, die durch den Wiederholungszyklus T₅ definiert werden) in dem Zeitraum nach der Zeit T₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht. Dadurch fließt ein Strom, der kleiner ist als der Strom, der während des Antreibens des Elektromagnetventils 12C verwendet wird, durch die Magnetspule 14. Dadurch kann die Magnetspule 14 den angetriebenen Zustand des Elektromagnetventils 12C bei Verwendung eines kleineren Stromes beibehalten.
Wenn der Schalter 24 zur Zeit T₃ (vergleiche 10F) geöffnet wird, wird das Aufbringen der Stromquellenspannung V₀ auf den Spannungserzeugungsabschnitt 20, die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 gestoppt. Dadurch werden die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 aus dem angetriebenen Zustand in einen gestoppten Zustand umgeschaltet. Die Zufuhr des ersten Pulssignals und des zweiten Pulssignals zu dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 wird ebenfalls gestoppt.
Dementsprechend wird ein AUS-Zustand zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b des Transistors 28 erreicht. Das Aufbringen der ersten Spannung V₁ und der zweiten Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 wird dementsprechend ebenfalls gestoppt.
Wenn die Zufuhr der zweiten Spannung V₂ zu der Magnetspule 14 angehalten wird, wird eine gegenelektromotorische Kraft, die in der Magnetspule 14 erzeugt wird, in der gleichen Weise wie bei dem Elektromagnetventil 12B gemäß der zweiten Ausführungsform (vergleiche 7) gedämpft. Während die erste Spannung V₁ oder die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht werden, sendet außerdem die LED 66 in der gleichen Weise wie bei dem Elektromagnetventil 12B gemäß der zweiten Ausführungsform Licht aus. Auf die entsprechende obige Beschreibung wird verwiesen.
Wie oben beschrieben wurde, wird beim Starten des Elektromagnetventils 12C eine Gleichspannung, die größer ist als die Stromquellenspannung V₀, auf die Magnetspule 14 aufgebracht. Dementsprechend wird die beim Starten aufgebrachte elektrische Energie erhöht, wodurch das Elektromagnetventil 12C in einem kurzen Zeitraum angetrieben werden kann. Auch wenn die erste Spannung V₁ und die zweite Spannung V₂ auf im Wesentlichen gleichem Niveau liegen, kann der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12C bei Verwendung einer kleineren Energiemenge beibehalten werden, indem die Pulsweite T₄ der zweiten Spannung V₂ verkürzt wird.
Als nächstes werden besondere Beispiele der Elektromagnetventile 12A und 12B (erste bis dritte besondere Beispiele) mit Bezug auf die 11 bis 15 erläutert.
11 zeigt ein Schaltdiagramm eines besonderen Beispiels (erstes besonderes Beispiel) des Elektromagnetventils 12A gemäß der ersten Ausführungsform.
Bei dieser Anordnung umfasst das Elektromagnetventil 12A einen Schaltsteuerabschnitt 16, einen Schaltabschnitt 18 und einen Spannungserzeugungsabschnitt 20. Eine Gleichstromquelle 22 ist über einen Schalter 24 elektrisch an eine Diode 26 angeschlossen. Die Diode 26 ist an einen Emitteranschluss 30a eines Transistors 28 angeschlossen. Die Diode 26 schützt die Schaltung, indem Strom, der in einer Richtung von der Magnetspule 14 zu dem positiven Pol der Gleichstromquelle 22 fließen würde, blockiert wird.
Der Kollektoranschluss 30b des Transistors 28 ist elektrisch an einen Anschluss der Magnetspule 14 angeschlossen.
Der Schaltsteuerabschnitt 16 umfasst eine Timerzählerschaltung 32, die aus einem Reset-IC 38 besteht. Ein Eingangsanschluss 38a des Reset-IC 38 ist elektrisch an die Diode 26 angeschlossen. Ein Ausgangsanschluss 38b des Reset-IC 38 ist über einen Widerstand 36 elektrisch an den Basisanschluss 30c des Transistors 28 angeschlossen. Ein Erdungsanschluss 38c des Reset-IC 38 ist geerdet.
Bei dieser Anordnung dient der Eingangsanschluss 38a auch als Stromquellenanschluss für den Reset-IC 38. Der Reset-IC 38 hat einen nicht dargestellten Timer. Wenn nach der Zufuhr der Spannung (Zeit T₀ in 3E) eine festgelegte Zeit verstreicht (nach der Zeit T₂ in 3E), so wird die Generierung des Steuersignals unterbrochen.
Wenn der Schalter 24 zur Zeit T₀ (vergleiche 3E) geschlossen wird, wird die Stromquellenspannung V₀ auf den Eingangsanschluss 38a aufgebracht, um den Reset-IC 38 auszulösen. Außerdem wird in dem Reset-IC 38 ein Steuersignal generiert, wobei das generierte Steuersignal über den Widerstand 36 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt wird.
Der Spannungsgenerierungsabschnitt 20 umfasst einen Schalt-IC (Spannungseinstellabschnitt) 40, der die Stromquellenspannung V₀ der Gleichstromquelle 22 auf eine festgelegte Spannung absenkt, um an Intervallen, die der festgelegten Zeitdauer entsprechen, ein Pulssignal auszugeben, welches die abgesenkte festgelegte Spannung aufweist. Ein Glättungsschaltung 42 ist auch vorgesehen, der das Pulssignal vergleichmäßigt, um die zweite Spannung V₂ zu generieren. Ein Eingangsanschluss 44a des Schalt-IC 40 ist elektrisch an die Diode 26 angeschlossen. Ein Erdungsanschluss 44b des Schalt-IC 40 ist geerdet. Ein Kondensator 46 ist elektrisch zwischen dem Eingangsanschluss 44a und dem Erdungsanschluss 44b angeschlossen. Der Kondensator 46 ist ein Bypass-Kondensator, der hohe Frequenzkomponenten, die in der Stromquellenspannung V₀, welche auf den Eingangsanschluss 44a aufgebracht wird, enthalten sind, entfernt.
Ein Kondensator 48 ist an einen Ausgangsanschluss 44c und einen Boostanschluss 44d (Zusatzspannungsanschluss) des Schalt-IC 40 angeschlossen. Der Kondensator 48 ist ein Boostkondensator, der gewährleistet, dass der Schalt-IC 40 den Schaltvorgang zuverlässig durchführt, um das Pulssignal von dem Ausgangsanschluss 44 auszugeben, wenn die Stromquellenspannung V₀ auf den Eingangsanschluss 44a aufgebracht wird.
In der Glättungsschaltung 42 ist eine Spule 50 an den Ausgangsanschluss 44c angeschlossen. Die Spule 50 ist über eine Diode 52 an die Magnetspule 14 angeschlossen. Bei dieser Anordnung ist die Spule 50 außerdem über eine Diode 54 an der Seite des Ausgangsanschluss 44c geerdet. Andererseits ist die Spule 50 an der Seite der Diode 52 über eine parallele Schaltung, die aus Kondensatoren 56 und 58 besteht, geerdet. Die Spule 50 ist an der Seite der Diode 52 mit einem Rückführungsanschluss 44e des Schalt-IC 40 über einen Widerstand 60 verbunden. Der Rückführungsanschluss 44e ist außerdem über einen Widerstand 62 geerdet.
Ein Teil der zweiten Spannung V₂ wird als Rückführungsspannung auf den Rückführungsanschluss 44e aufgebracht. Bei dieser Anordnung wird die Größe der Rückführungsspannung durch die Widerstandswerte der Widerstände 60 und 62 festgelegt. Die Diode 52 schützt die Schaltung, indem Strom, der ansonsten in einer Richtung von der Magnetspule 14 zu dem Spannungserzeugungsabschnitt 20 fließen würde, blockiert wird.
Der Schaltabschnitt 18 besteht aus dem Transistor 28. Wenn das Steuersignal von dem Schaltsteuerabschnitt 16 dem Basisanschluss 30c des Transistors 28 zugeführt wird, wird während eines Zeitraums, der durch die Pulsweite T₁ des Steuersignals (vergleiche 3B) definiert wird, zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b ein EIN-Zustand hergestellt. Die Stromquellenspannung V₀ wird als eine erste Spannung V₁ (vergleiche 3D) während des Zeitraums der Pulsweite T₁ auf die Magnetspule des Elektromagnetventils 12A aufgebracht. Andererseits wird während eines Zeitraums, in dem die Zufuhr des Steuersignals nach der Zeit T₂ unterbrochen ist (vergleiche 3E), zwischen dem Emitteranschluss 30a und dem Kollektoranschluss 30b ein AUS-Zustand hergestellt. Die zweite Spannung V₂, die durch den Spannungserzeugungsabschnitt 20 generiert wird, wird auf die Magnetspule 14 des Elektromagnetventils 12A aufgebracht.
Der Widerstand 64 und die LED 66 sind parallel zu dem Schaltsteuerabschnitt 16 angeschlossen.
Wenn die erste Spannung V₁ oder die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird, sendet die LED 66 entsprechend dem Strom, der durch den Widerstand 64 und die LED 66 fließt, Licht aus. Wenn die Lichtemission der LED 66 visuell erkannt wird, ist es daher möglich, zu überprüfen, dass die erste Spannung V₁ oder die zweite Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 aufgebracht wird und dass das Elektromagnetventil 12A in einem angetriebenen Zustand ist.
Wenn das Aufbringen der ersten Spannung V₁ oder der zweiten Spannung V₂ auf die Magnetspule 14 unterbrochen wird, wird in der Magnetspule 14 eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt. Der durch die gegenelektromotorische Kraft erzeugte Strom fließt aber durch die Diode 68, so dass die gegenelektromotorische Kraft schnell gedämpft wird.
Der Schaltsteuerabschnitt 16, der Schaltabschnitt 18, der Spannungserzeugungsabschnitt 20, die Dioden 26, 52, 68, der Widerstand 64 und die LED 66 sind jeweils auf einem Substrat 70, beispielsweise einer Platine, angebracht.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst bei dem ersten besonderen Beispiel der Spannungserzeugungsabschnitt 20, der als Schaltstromquelle dient, den Schalt-IC 40 und die Glättungsschaltung 42. Dementsprechend werden zeitbasierte Variationen oder Fluktuationen der zweiten Spannung V₂ unterdrückt. Der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12A kann bei geringerem Energieverbrauch beibehalten werden.
Wenn die Timerzählerschaltung 32 den Reset-IC 38 umfasst, wird das Steuersignal unter Verwendung der Stromquellenspannung V₀ generiert. Dadurch ist es nicht notwendig, eine besondere Stromquelle vorzusehen, die andernfalls erforderlich wäre, um das Steuersignal zu generieren. Dadurch kann die Elektromagnetventilantriebsschaltung 10 kleiner ausgestaltet werden. Die Pulsweite T₁ des Steuersignals, d. h. der Zeitraum, in dem der Transistor 28 in dem EIN-Zustand ist (d. h. der Zeitraum der Aufbringung des ersten Spannung V₁ auf die Magnetspule 14), wird festgelegt, indem die Generierung des Steuersignals durch den Reset-IC 38 unterbrochen wird. Dadurch kann das Elektromagnetventil 12A einfach angetrieben und gesteuert werden.
12 zeigte ein Schaltdiagramm eines besonderen Beispiels (zweites besonderes Beispiel) des Elektromagnetventils 12B gemäß der zweiten Ausführungsform.
Bei dieser Anordnung umfasst das Elektromagnetventil 12B einen Schaltsteuerabschnitt 16, der aus einem herkömmlichen IC mit einer Timerzählerschaltung 32, einer PWM-Schaltung 84, einem PNP-Transistor 86 und Widerständen 39 und 88 bis 92 besteht.
Im Einzelnen besteht bei dem Schaltsteuerabschnitt 16 die Timerzählerschaltung 32 aus einem Reset-IC 38 und dem Widerstand 39. Ein Eingangsanschluss 38a des Reset-IC 38 ist über Kondensatoren 94 und 96 an die Diode 26 angeschlossen. Ein Ausgangsanschluss 38b ist über den Widerstand 39 an einen Basisanschluss 98c des Transistors 86 angeschlossen. Ein Stromquellenanschluss 38f des Reset-IC 38 ist an die Diode 26 angeschlossen. Ein Erdungsanschluss 38c des Reset-IC 38 ist geerdet. Kondensator 94 ist ein Bypasskondensator, der hochfrequente Komponenten, die in der Stromquellenspannung V₀ enthalten sind, entfernt, wenn der Schalter 24 zur Zeit T₀ geschlossen wird (vgl. 8F).
Die PWM-Schaltung 84 besteht aus einem Timer-IC 100 und dem Widerstand 88. Ein erster Eingangsanschluss 100a des Timer-IC 100 ist über einen Kondensator 102 an den Kondensator 94 angeschlossen. Ein zweiter Eingangsanschluss 100b ist über einen Kondensator 104 an den Kondensator 94 angeschlossen. Andererseits ist ein Ausgangsanschluss 100c des Timer-IC 100 über den Widerstand 88 an den Basisanschluss 98c des Transistors 86 angeschlossen. Ein Stromquellenanschluss 100d des Timer-IC 100 ist an die Diode 26 angeschlossen. Andererseits ist ein Erdungsanschluss 100e des Timer-IC 100 geerdet.
Der Timer-IC 100 weist einen nicht dargestellten Timer auf. Das zweite Pulssignal, das eine Pulsweite T₄ (vgl. 8C) aufweist, wird nach der Zufuhr (Zeit T₀ in 8F) der Stromquellenspannung V₀ in Intervallen erzeugt, die dem Wiederholungszyklus T₅ entsprechen.
Die Widerstände 39 und 88 sind Bias-Widerstände, die für den Transistor 86 vorgesehen sind.
Wenn bei dieser Anordnung der Schalter 24 zur Zeit T₀ geschlossen wird, wird die Stromquellenspannung V₀ auf die Stromquellenanschlüsse 38f, 100d aufgebracht, wodurch der Reset-IC 38 und der Timer-IC 100 ausgelöst werden.
Wenn die Stromquellenspannung V₀ nach der Auslösung des Reset-IC 38 von der Gleichstromquelle 22 über den Schalter 24, die Diode 26 und die Kondensatoren 94 und 96 auf den Eingangsanschluss 38a des Reset-IC 38 aufgebracht wird, wird das erste Pulssignal generiert. Das erzeugte erste Pulssignal wird über den Widerstand 39 dem Basisanschluss 98c des Transistors 86 zugeführt.
Bei dieser Anordnung kann die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals geändert werden, indem die Kapazität des Kondensators 96 angepasst wird.
Andererseits wird das zweite Pulssignal in dem Timer-IC 100 generiert, wenn die Stromquellenspannung V₀ nach der Auslösung des Timer-IC 100 von der Gleichstromquelle 22 über den Schalter 24, die Diode 26 und die Kondensatoren 94 und 102 dem ersten Eingangsanschluss 100a des Timer-IC 100 zugeführt wird, und die Stromquellenspannung V₀ über die Kondensatoren 94 und 104 dem zweiten Eingangsanschluss 100b zugeführt wird. Das generierte zweite Pulssignal wird über den Widerstand 88 dem Basisanschluss 98c des Transistors 86 zugeführt.
Bei dieser Anordnung kann die Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals geändert werden, indem die Kapazität des Kondensators 102 angepasst wird. Andererseits kann die relative Einschaltdauer geändert werden, indem die Kapazität des Kondensators 104 angepasst wird.
Der Emitteranschluss 98a des Transistors 86 ist an die Diode 26 angeschlossen, während der Kollektoranschluss 98b über Widerstände 90 und 92 geerdet ist. Die Widerstände 90 und 92 sind an einen Steueranschluss (dritter Anschluss) 112c des Anreicherungs-P-Kanal MOSFET 110, der den Schaltabschnitt 18 bildet, angeschlossen.
Bei dieser Anordnung ist der Basisanschluss 98c des Transistors 86 in einer verdrahteten OR-Form an den Ausgangsanschluss 38b des Reset-IC 38 und an den Ausgangsanschluss 100c der PWM-Schaltung 84 angeschlossen. Wenn das Elektromagnetventil 12B in einem angetriebenen Zustand ist, wird daher entweder das erste Pulssignal oder das zweite Pulssignal dem Basisanschluss 98c des Transistors 86 zugeführt.
Wenn das erste Pulssignal oder das zweite Pulssignal dem Basisanschluss 98c des Transistors 86 zugeführt wird, während der Schalter 24 geschlossen ist, wird in Zeiträumen, die den Pulsweiten T₁, T₄ des ersten Pulssignals oder des zweiten Pulssignals (vgl. 8B und 8C) entsprechen, zwischen dem Emitteranschluss 98a und dem Kollektoranschluss 98b ein EIN-Zustand hergestellt. Die Stromquellenspannung V₀ wird während des EIN-Zustandes (d.h. während jeder Pulsweite T₁, T₄) auf die serielle Schaltung der Widerstände 90 und 92 aufgebracht. Als Folge hiervon wird das Pulssignal, das eine Pulsweite entsprechend dem EIN-Zustand aufweist und eine Pulsspannung aufweist, die als Folge der Spannungsteilung der seriellen Schaltung auf den Widerstand 92 aufgebracht wird, als Steuersignal dem Steueranschluss (Gate-Anschluss) 112c des MOSFET 110 zugeführt.
Wie in dem Fall des Schaltabschnitts 18 gemäß 2 besteht der Schaltabschnitt 18 aus einem MOSFET 110 und einer Diode 114. Ein Source-Anschluss (erster Anschluss) 112a des MOSFET 110 ist an die Diode 26 angeschlossen. Ein Drain-Anschluss (zweiter Anschluss) 12B ist an die Magnetspule 14 angeschlossen.
Wenn das Steuersignal von dem Schaltsteuerabschnitt 16 dem Steueranschluss 112c des MOSFET 110 zugeführt wird, wie es in den 8B und 8C gezeigt ist, so wird in 12 während des Zeitraums, der den Pulsweiten des Steuersignals entspricht, d.h. der Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals oder der Pulsweite T₄ des zweiten Pulssignals, ein EIN-Zustand zwischen dem Source-Anschluss 112a und dem Drain-Anschluss 112b hergestellt. Die Stromquellenspannung V₀ wird als die erste Spannung V₁ (erste Spannung) oder die zweite Spannung V₂ (zweite Spannung) während den Zeiträumen, die durch die Pulsweiten T₁ und T₄ definiert werden, auf die Magnetspule 14 aufgebracht.
Eine Diode 116 ist zwischen dem negativen Pol der Gleichstromquelle 22 und dem Kondensator 94 angeschlossen. Die Diode 116 schützt die Schaltung, indem ein Strom, der andernfalls in einer Richtung von dem negativen Pol der Gleichstromquelle 22 zu dem Kondensator 94 fließen würde, blockiert wird. Die Anodenseite der Diode 116 ist geerdet.
Der Widerstand 64 und die LED 66 sind parallel zu dem Schaltsteuerabschnitt 16 angeschlossen. Die Diode 68 ist parallel zu der Magnetspule 14 angeschlossen.
Der Schaltsteuerabschnitt 16, der Schaltabschnitt 18, die Dioden 26, 68, 116, der Widerstand 64, die LED 66 und die jeweiligen Kondensatoren 94, 96, 102, 104 sind jeweils auf einem Substrat 70 angebracht.
Wie oben beschrieben wurde, kann bei dem zweiten besonderen Beispiel die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals durch Anpassen der Kapazität des Kondensators 96 modifiziert werden. Daher kann die Auslösung des Elektromagnetventils 12B effizient gesteuert werden. Außerdem kann die Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals durch Anpassen der Kapazität des Kondensators 102 modifiziert werden. Außerdem kann die relative Einschaltdauer (duty ratio) des zweiten Pulssignals durch Anpassen der Kapazität des Kondensators 104 modifiziert werden. Wird bspw. die Wiederholungsfrequenz so erhöht, dass sie hoch ist, können daher Fluktuationen des durch die Magnetspule 14 fließenden Stromes während des Zeitraums (Zeit T₂ bis Zeit T₃), in dem der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12B beibehalten wird, unterdrückt werden. Es ist auch möglich, den elektrischen Stromverbrauch der Magnetspule 14 zu reduzieren. Da auch die relative Einschaltdauer eingestellt werden kann, ist es möglich, den angetriebenen Zustand des Elektromagnetventils 12B effizient beizubehalten.
Wie oben beschrieben wurde, werden die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals, die Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals und die relative Einschaltdauer durch die Kapazitäten der Kondensatoren 96, 102 und 104 geändert. Auch wenn der Spannungswert der Stromquellenspannung V₀ geändert wird, können daher in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Elektromagnetventils 12B die Pulsweite T₁, die Wiederholungsfrequenz und die relative Einschaltdauer beibehalten werden und fluktuieren nicht. Auch wenn der Spannungswert der Stromquellenspannung V₀ geändert wird, ist es mit anderen Worten möglich, den Schaltsteuerabschnitt 16 und den Schaltabschnitt 18 stabil zu betreiben. Als Folge hiervon kann ein großer Spannungsbereich (Bereich der Stromquellenspannung V₀) durch die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 genutzt werden.
Außerdem ist es möglich, die Impedanz des Halbleiterelements, welches den Schaltabschnitt 18 bildet, durch Anordnen des MOSFET 110 in dem Schaltabschnitt 18 zu reduzieren.
Bei dem zweiten besonderen Beispiel (vgl. 12) werden die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals, die Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals und die relative Einschaltdauer des zweiten Pulssignals durch Anpassen der Kapazitäten der Kondensatoren 96, 102 bzw. 104 modifiziert. Anstelle dieser Anordnung können in der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10, wie in 13 gezeigt, aber auch eine Pulsweiteneinstellschaltung 170 zum Einstellen der Pulsweite T₁ eine Wiederholungsfrequenz-Einstellschaltung 172 zum Einstellen der Wiederholungsfrequenz und eine Schaltung 174 zur Einstellung der relativen Einschaltdauer (ED, duty ratio) angeordnet werden. Die Pulsweiteneinstellschaltung 170 umfasst einen Speicher, der Daten der Pulsweite T₁ speichert. Die Wiederholungsfrequenz-Einstellschaltung 172 umfasst einen Speicher, der Daten der Wiederholungsfrequenz speichert. Die Schaltung 174 zur Einstellung der relativen Einschaltdauer umfasst einen Speicher, der Daten der relativen Einschaltdauer (ED) speichert. Die aus den Speichern ausgelesenen Daten werden an den Reset-IC 38 oder den Timer-IC 100 ausgegeben. Dementsprechend können die in den Speichern gespeicherten Daten in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Elektromagnetventils 12B geändert werden, um gewünschte Werte der Pulsweite T₁, des ersten Pulssignals, der Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals und der relativen Einschaltdauer einzustellen.
14 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines anderen besonderen Beispiels (drittes besonderes Beispiel) des Elektromagnetventils 12B gemäß der zweiten Ausführungsform.
Das dritte besondere Beispiel unterscheidet sich von dem zweiten besonderen Beispiel (vgl. 12 und 13) dahingehend, dass der Schaltsteuerabschnitt 16 aus einem herkömmlichen IC mit einer Timerzählerschaltung 32, einer PWM-Schaltung 84, einer Konstantspannungsschaltung 120 und einem Schalter 122 besteht, wobei eine Diode 124 und ein Widerstand 128 zur Begrenzung des Einschaltstroms an einer Eingangsseite des Schaltsteuerabschnitts 16 angeschlossen sind. Ein Widerstand 130 und ein Kondensator 132 sind an einer Eingangsseite der Timerzählerschaltung 32 angeschlossen, und Widerstände 134, 138, 140 sind an einer Eingangsseite der PWM-Schaltung 84 angeschlossen.
Bei dieser Anordnung ist ein Eingangsanschluss 120a der Konstantspannungsschaltung 120 über den Widerstand 126 und die Diode 124 an den Schalter 24 angeschlossen. Ein erster Ausgangsanschluss 120b ist an einen Kondensator 136 und den Widerstand 140 angeschlossen. Ein zweiter Ausgangsanschluss 120c ist an einen Spannungssteueranschluss 122c des Schalters 122 angeschlossen. Ein erster Eingangsanschluss 32a der Timerzählerschaltung 32 ist an ein Ende des Widerstands 130 angeschlossen. Ein zweiter Einganganschluss 32b ist an das andere Ende des Widerstands 130 und den Kondensator 132 angeschlossen. Ein Ausgangsanschluss 32c ist an einen ersten Eingangsanschluss 122a des Schalters 122 angeschlossen. Außerdem ist ein erster Eingangsanschluss 84a der PWM-Schaltung 84 an einen Widerstand 134 angeschlossen. Ein zweiter Eingangsanschluss 84b ist an Widerstände 138 und 140 angeschlossen. Ein Ausgangsanschluss 84c ist an einen zweiten Eingangsanschluss 122b des Schalters 122 angeschlossen. Außerdem ist ein Ausgangsanschluss 122d des Schalters 122 an einen Steueranschluss 112c des MOSFET 110 angeschlossen.
Der Widerstand 126 ist über einen Kondensator 128 und die LED 66 geerdet. Ein erster Ausgangsanschluss 120b der Konstantspannungsschaltung 120 ist über den Kondensator 136 und die LED 66 geerdet, wobei die Widerstände 134, 138 und der Kondensator 132 ebenfalls durch die LED 66 geerdet sind. Eine Diode 68 ist parallel zu der Magnetspule 14 angeschlossen.
Wenn der Schalter 24 in dem EIN-Zustand ist, löst die Konstantspannungsschaltung 120 die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 auf der Basis der auf den Eingangsanschluss 120a aufgebrachten Stromquellenspannung V₀ aus. Die Stromquellenspannung V₀ wird während einer festgelegten Zeitdauer (d. h. der Zeit T₀ bis zur Zeit T₂, wie es in 15E gezeigt ist) von dem zweiten Ausgangsanschluss 120c dem Spannungssteueranschluss 122c zugeführt. Von dem ersten Ausgangsanschluss 120b wird eine festgelegte Spannung dem Kondensator 136 und dem Widerstand 140 zugeführt.
Eine Diode 124 schützt den Schaltung, indem ein Strom, der andernfalls in einer Richtung von dem Widerstand 126 zu dem positiven Pol der Gleichstromquelle 22 fließen würde, blockiert wird.
Der Widerstand 126 beschränkt die Stromaufnahme, um zu verhindern, dass hohe Ströme (Einschaltstrom), die generiert werden, wenn der Schalter 24 in einem EIN-Zustand ist (Zeit T₀ in 15E), in den Schaltsteuerabschnitt 16 fließen.
Bei dieser Anordnung kann die intermittierende Diskontinuitätszeit des Schaltsteuerabschnitt 16 (Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10) modifiziert werden, indem die Kapazität des Kondensators 128 modifiziert wird. Die Pulsweite T₁ (vgl. 15A) des ersten Pulssignals kann auch modifiziert werden, indem der Widerstandswert des Widerstands 130 und die Kapazität des Kondensators 132 angepasst werden. Außerdem kann die Widerholungsfrequenz des zweiten Pulssignals (vgl. 15B) modifiziert werden, indem der Widerstandswert des Widerstands 134 angepasst wird. Außerdem kann die relative Einschaltdauer des zweiten Pulssignals modifiziert werden, indem die Widerstandswerte der Widerstände 138 und 140 angepasst werden. Der Kondensator 136 ist ein Bypass-Kondensator, der in der Spannung enthaltene Hochfrequenzkomponenten entfernt.
Der Schalter 122 liefert einen EIN-Zustand zwischen dem ersten Eingangsanschluss 122a und dem Ausgangsanschluss 122d während eines Zeitraums (Zeit T₀ bis Zeit T₂ wie in 15E gezeigt), in welchem die Stromquellenspannung V₀ von der Konstantspannungsschaltung 120 dem Spannungssteueranschluss 122c zugeführt wird. Das erste Pulssignal von dem Ausgangsanschluss 84c der Timerzählerschaltung 32 wird dem Steueranschluss 112c des MOSFET 110 zugeführt. Der Schalter 122 liefert einen EIN-Zustand zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 122b und dem Ausgangsanschluss 122d während eines Zeitraums (Zeitraum nach der Zeit T₂, wie in 15E dargestellt), in dem die Stromquellenspannung V₀ dem Spannungssteueranschluss 122c nicht zugeführt wird. Das zweite Pulssignal von dem Ausgangsanschluss 84c der PWM-Schaltung 84 wird an den Steueranschluss 112c des MOSFET 110 ausgegeben.
Wie in den 15A bis 15E gezeigt ist, wird, wenn der Schalter 24 (vgl. 14) zur Zeit T₀ geschlossen wird, die Stromquellenspannung V₀ auf den Eingangsanschluss 120a der Konstantspannungsschaltung 120 aufgebracht. Als Folge hiervon werden die Timerzählerschaltung 32 und die PWM-Schaltung 84 ausgelöst. Die Stromquellenspannung V₀ wird von dem zweiten Ausgangsanschluss 120c der Konstantspannungsschaltung 120 dem Spannungssteueranschluss 122c des Schalters 122 zugeführt. Zwischen dem Ausgangsanschluss 122d und dem ersten Eingangsanschluss 122a des Schalters 122 wird ein EIN-Zustand hergestellt.
Wenn die Stromquellenspannung V₀ von der Gleichspannungsquelle 22 über den Schalter 24, die Diode 124, den Widerstand 126 und die Kondensatoren 128, 138 (einschließlich des Widerstands 130) in einem Zustand, in dem die Timerzählerschaltung 32 ausgelöst wurde, den ersten und zweiten Eingangsanschlüssen 32a, 32b zugeführt wird, generiert die Timerzählerschaltung 32 ein erstes Pulssignal mit einer Pulsweite T₁ (vgl. 15A). Das generierte erste Pulssignal wird von dem Ausgangsanschluss 32c dem ersten Eingangsanschluss 122a des Schalters 122 zugeführt.
Wenn andererseits die Stromquellenspannung V₀ über den Schalter 24, die Diode 124, den Widerstand 126, den Kondensator 128 und den Widerstand 134 von der Gleichspannungsquelle 22 dem ersten Eingangsanschluss 84a in einem Zustand zugeführt wird, in dem die PWM-Schaltung 84 ausgelöst wurde, und die Spannung dem zweiten Eingangsanschluss 84b über den Widerstand 140 von dem ersten Ausgangsanschluss 120b der Konstantspannungsschaltung 120 zugeführt wird, so generiert die PWM-Schaltung 84 ein zweites Pulssignal mit einer Pulsweite T₄ und einem Wiederholungszyklus T₅ (vgl. 15B). Das generierte Pulssignal wird von dem Ausgangsanschluss 32c dem zweiten Eingangsanschluss 122b des Schalters 122 zugeführt.
Bei dieser Anordnung führt der Schalter 122 während des Zeitraums von der Zeit T₀ bis zur Zeit T₂ das erste Pulssignal dem Steueranschluss 112c des MOSFET 110 zu (vgl. 15E). Andererseits wird die Zufuhr der Stromquellenspannung V₀ von der Konstantspannungsschaltung 120 zu dem Spannungssteueranschluss 122c während des Zeitraums von der Zeit T₂ zu der Zeit T₃ angehalten. Ein EIN-Zustand wird zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 122b und dem Ausgangsanschluss 122d geschaffen. Dadurch wird das zweite Pulssignal dem Steueranschluss 112c des MOSFET 110 zugeführt.
Der MOSFET 110 schafft einen EIN-Zustand zwischen dem Source-Anschluss 112a und dem Drain-Anschluss 112b für einen Zeitraum, der der Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals oder der Pulsweite T₄ des zweiten Pulssignals entspricht. Die Stromquellenspannung V₀ wird als eine erste Spannung V₁ (erste Spannung) oder als eine zweite Spannung V₂ (zweite Spannung) auf die Magnetspule 14 des Elektromagnetventils 12B in Zeiträumen zugeführt, die den Pulsweiten T₁ und T₄ entsprechen.
Bei dem dritten besonderen Beispiel führt der Schaltsteuerabschnitt 16 dem Steueranschluss 112c ein erstes Pulssignal mit einer negativen Polarität und einer Pulsweite T₁ und ein zweites Pulssignal mit einer negativen Polarität und einer Pulsweite T₁ zu. In den 15A bis 15C sind jedoch, wie es sich aus der Erläuterung des ersten Pulssignals, des zweiten Pulssignals und des Eingangs (Input) des Steueranschlusses 112c (erstes Pulssignal und zweites Pulssignal) ergibt, das erste Pulssignal, das zweite Pulssignal und der Input invertiert mit einer positiven Polarität entsprechend der Polarität der Stromquellenspannung V₀, der ersten Spannung V₁, der zweiten Spannung V₂ und des Stromes (vgl. 15D und 15E), der durch die Magnetspule 14 fließt, in der gleichen Weise wie in den 3B, 8B bis 8D und 10B bis 100 dargestellt.
Der Schaltsteuerabschnitt 16, der Schaltabschnitt 18, die Dioden 26, 68, 124, die LED 66, die Widerstände 126, 130, 138, 140 und die Kondensatoren 128, 132, 136 sind jeweils auf einem Substrat 70 angebracht.
Wie oben beschrieben wurde, kann bei dem dritten besonderen Beispiel ein großer Strom (Einschaltstrom), der generiert wird, wenn das Elektromagnetventil 12B ausgelöst wird (wenn der Schalter 24 in einem EIN-Zustand ist), an einem Fließen in den Schaltsteuerabschnitt 16 gehindert werden, indem ein Widerstand 126 zur Begrenzung des Einschaltstroms vorgesehen wird. Als Folge hiervon ist es möglich, den Einfluss von Fluktuationen der Stromquellenspannung V₀, die durch den Einschaltstrom bewirkt werden, auf den Schaltsteuerabschnitt 16 (Steuersignal) zu vermeiden.
Das Elektromagnetventil 12B kann nach einer intermittierenden Diskontinuität schnell wieder gestartet werden, indem die intermittierende Diskontinuitätszeit des Schaltsteuerabschnitts 16 durch Anpassen der Kapazität des Kondensators 128 modifiziert wird.
Die Steuerung des Elektromagnetventils 12B beim Starten kann effizient durchgeführt werden, indem die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals durch Einstellen des Widerstandswerts des Widerstands 130 und der Kapazität des Kondensators 132 modifiziert wird.
Es ist möglich, Fluktuationen des durch die Magnetspule 14 in dem Zeitraum (d. h. dem Zeitraum zwischen der Zeit T₂ und der Zeit T₃), in dem der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12B beibehalten wird, fließenden Stromes zu vermeiden, indem die Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals durch Einstellen des Widerstandswertes des Widerstands 134 modifiziert wird. Dadurch ist es möglich, den elektrischen Stromverbrauch der Magnetspule 14 weiter zu reduzieren. Der angetriebene Zustand des Elektromagnetventils 12B kann effizient beibehalten werden, indem die relative Einschaltdauer des zweiten Pulssignals durch Einstellen der Widerstandswerte der Widerstände 138 und 140 modifiziert wird.
Wie oben beschrieben wurde, werden bei dem dritten besonderen Beispiel die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals, die Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals und die relative Einschaltdauer modifiziert, indem die Kapazitäten der Kondensatoren 128, 132 und die Widerstandswerte der Widerstände 130, 134, 138, 140 eingestellt werden. Dadurch schwanken die Pulsweite T₁, die Wiederholungsfrequenz und die relative Einschaltdauer nicht, auch wenn der Spannungswert der Stromquellenspannung V₀ in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Elektromagnetventils 12B geändert wird. Dies entspricht dem zweiten besonderen Beispiel (vgl. 12 und 13). Mit anderen Worten können der Schaltsteuerabschnitt 16 und der Schaltabschnitt 18 in stabiler Weise betrieben werden, auch wenn der Spannungswert der Stromquellenspannung V₀ geändert wird. Als Folge hiervon können die Spannungsbereiche, die durch die Elektromagnetventilantriebsschaltung 10 verwendet werden (Bereich der Stromquellenspannung V₀) erweitert werden.
Bei dem oben beschriebenen dritten besonderen Beispiel (vgl. 14) können wie in 13 anstelle der Widerstände 130, 134, 138 und 140 und des Kondensators 132 eine Pulsweiteneinstellschaltung 170 zum Einstellen der Pulsweite T₁, eine Wiederholungsfrequenzeinstellschaltung 172 zum Einstellen der Wiederholungsfrequenz und eine Schaltung 174 zur Einstellung der relativen Einschaltdauer in der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 vorgesehen sein (vgl. 16). In diesem Fall können die in den jeweiligen Speichern der Pulsweiteneinstellschaltung 170, der Wiederholungsfrequenzeinstellschaltung 172 und der Schaltung 174 zur Einstellung der relativen Einschaltdauer gespeicherten Daten in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Elektromagnetventils 12B geändert werden, um gewünschte Werte für die Pulsweite T₁ des ersten Pulssignals, die Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals und die relative Einschaltdauer einzustellen.
Bei den oben beschriebenen zweiten und dritten besonderen Beispielen (vgl. 13 und 16) können ein Schaltsteuerabschnitt 16, die Pulsweiteneinstellschaltung 170, die Wiederholungsfrequenzeinstellschaltung 172 und die Schaltung 174 zur Einstellung der relativen Einschaltdauer als herkömmlicher IC in der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 vorgesehen sein.
Bei den Elektromagnetventilen 12A bis 12C gemäß den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen kann die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 auch über ein Kabel mit einer Magnetspule eines herkömmlich erhältlichen Elektromagnetventils verbunden sein, oder die Elektromagnetventilbestätigungsschaltung 10 ist als eine Einheit vorgesehen, die extern an einem herkömmlich erhältlichen Elektromagnetventil angebracht ist. Außerdem kann die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung 10 als eine Einheit, wie oben beschrieben, extern an einem herkömmlich erhältlichen Verteiler für ein Elektromagnetventil angebracht werden.
Bei jedem der Elektromagnetventile 12A bis 12C gemäß den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen sind die Transistoren 28, 86 jeweils PNP-Transistoren, und der MOSFET 110 ist ein Anreicherungs-P-Kanal-MOSFET. Es ist jedoch auch möglich, eine Anordnung zu wählen, bei der die Transistoren 28, 86 NPN-Transistoren sind und bei der der MOSFET 110 ein Anreicherungs-N-Kanal-MOSFET ist. Bei dieser Anordnung ist es notwenig, die Elemente der Elektromagnet-Antriebsschaltung 10 so zu modifizieren, dass ein Pulssignal mit einer positiven Polarität den Basisanschlüssen 30c, 98c der Transistoren 28, 86 und dem Steueranschluss 112c des MOSFET 110 zugeführt werden kann.
Bei allen Elektromagnetventilen 12A bis 12C gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen ist die Diode 26 elektrisch zwischen dem Schalter 24 und dem Schaltabschnitt 18 angeschlossen, um die Schaltung zu schützen (Schutz gegen verkehrten Anschluss). Anstelle der Diode 26 kann auch eine nicht-polare Diodenbrücke angeschlossen werden.

Claims

Elektromagnetventil (12B), welches durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule (14) angetrieben wird und welches durch Aufbringen einer zweiten Spannung in einem angetriebenen Zustand gehalten wird, mit: einer Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10), die elektrisch an eine Gleichstromquelle (22) und die Magnetspule (14) angeschlossen ist, wobei die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) einen Schaltsteuerabschnitt (16) und einen Schaltabschnitt (18) aufweist, wobei der Schaltsteuerabschnitt (16) eine Einzelpulserzeugungsschaltung (32), die auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) ein Pulssignal mit einer festgelegten Pulsweite als erstes Pulssignal generiert, und eine Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) aufweist, die auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) ein zweites Pulssignal wiederholt generiert, wobei das zweite Pulssignal eine Pulsweite hat, die kleiner ist als die des ersten Pulssignals, und ein Steuersignal erzeugt, das aus den ersten und zweiten Pulssignalen besteht, wobei das generierte Steuersignal dem Schaltabschnitt (18) zugeführt wird, und wobei mit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) und die Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) ausgelöst werden, wobei die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) eine Timerzählerschaltung aufweist, welche die Generierung des ersten Pulssignals stoppt, wenn eine festgelegte Zeitdauer seit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) verstrichen ist, wobei der Schaltabschnitt (18) die Gleichstromquellenspannung (V₀) während eines Zeitraumes, in dem das erste Pulssignal zugeführt wird, als die erste Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt, während der Schaltabschnitt (18) die Gleichstromquellenspannung (V₀) während eines Zeitraumes, in dem das zweite Pulssignal zugeführt wird, als die zweite Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt.
Elektromagnetventil (12C), welches durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule (14) angetrieben wird und welches durch Aufbringen einer zweiten Spannung in einem angetriebenen Zustand gehalten wird, mit: einer Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10), die an eine Gleichstromquelle (22) und die Magnetspule (14) angeschlossen ist, wobei die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) einen Schaltsteuerabschnitt (16), einen Schaltabschnitt (18) und einen Spannungserzeugungsabschnitt (20) aufweist, wobei der Schaltsteuerabschnitt (16) eine Einzelpulserzeugungsschaltung (32), die ein Pulssignal mit einer festgelegten Pulsweite auf der Basis der Zufuhr Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) als erstes Pulssignal generiert, und eine Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) aufweist, die auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) ein zweites Pulssignal wiederholt generiert, wobei das zweite Pulssignal eine Pulsweite hat, die kleiner ist als die des ersten Pulssignals, und ein Steuersignal erzeugt, das aus den ersten und zweiten Pulssignalen besteht, wobei das generierte Steuersignal dem Schaltabschnitt (18) zugeführt wird, und wobei mit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) und die Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) ausgelöst werden, wobei die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) eine Timerzählerschaltung aufweist, welche die Generierung des ersten Pulssignals stoppt, wenn eine festgelegte Zeitdauer seit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) verstrichen ist, wobei der Spannungserzeugungsabschnitt (20) eine Spannung erzeugt, die einen Spannungswert aufweist, der größer ist als der der Gleichstromquellenspannung (V₀), wobei die generierte Spannung dem Schaltabschnitt (18) zugeführt wird, und wobei der Schaltabschnitt (18) die Spannung mit dem höheren Spannungswert während eines Zeitraumes, in dem das erste Pulssignal zugeführt wird, als erste Spannung der Magnetspule (14) zuführt, während der Schaltabschnitt (18) eine Spannung mit einem Spannungswert, der im Wesentlichen der gleiche ist wie der der ersten Spannung, während eines Zeitraumes, in dem das zweite Pulssignal zugeführt wird, als zweite Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) in der Lage ist, eine Wiederholungsfrequenz des zweiten Pulssignals und eine relative Einschaltdauer des zweiten Pulssignals einzustellen.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) in der Lage ist, die Pulsweite des ersten Pulssignals einzustellen.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parallelschaltung mit dem Schaltsteuerabschnitt (16) und einem Kondensator (128) vorgesehen ist, um eine intermittierende Diskontinuitätszeit der Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) einzustellen, und dass die Parallelschaltung und die Magnetspule parallel an die Gleichstromquelle elektrisch angeschlossen sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltsteuerabschnitt (16) in der Lage ist, Fluktuationen der Stromquellenspannung, die von dem Schaltsteuerabschnitt (16) zugeführt wird, zu unterdrücken.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltabschnitt (18) ein Halbleiterelement (28, 110) mit einem ersten Anschluss (30a, 112a), der an die Gleichstromquelle (22) angeschlossen ist, einem zweiten Anschluss (30b, 112b), der an die Magnetspule (14) angeschlossen ist, und einem dritten Anschluss (30c, 112c), der an den Schaltsteuerabschnitt (16) angeschlossen ist, aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (28, 110) einen Transistor (28) oder einen MOSFET (110) aufweist.
Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10), welche ein Elektromagnetventil (12B) durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule (14) des Elektromagnetventils (12B) antreibt und welche das Elektromagnetventil (12B) durch Aufbringen einer zweiten Spannung auf die Magnetspule (14) in einem angetriebenen Zustand hält, wobei die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) folgenden Elemente aufweist: einen Schaltsteuerabschnitt (16) und einen Schaltabschnitt (18), wobei die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) zum Anschluss an eine Gleichstromquelle (22) und die Magnetspule (14) ausgebildet ist, wobei der Schaltsteuerabschnitt (16) eine Einzelpulserzeugungsschaltung (32), die derart ausgebildet ist, dass sie ein Pulssignal mit einer festgelegten Pulsweite auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) als erstes Pulssignal generiert, und eine Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) ein zweites Pulssignal wiederholt generiert, wobei das zweite Pulssignal eine Pulsweite aufweist, die schmaler ist als die des ersten Pulssignals, und wobei der Schaltsteuerabschnitt (16) derart ausgebildet ist, dass er ein Steuersignal generiert, das aus den ersten und zweiten Pulssignalen besteht, wobei das generierte Steuersignal dem Schaltabschnitt (18) zugeführt wird, wobei mit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) und die Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) ausgelöst werden, wobei die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) eine Timerzählerschaltung aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass sie die Generierung des ersten Pulssignals stoppt, wenn eine festgelegte Zeitdauer seit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (Vo) verstrichen ist wobei der Schaltabschnitt (18) derart ausgebildet, dass er während eines Zeitraumes, in dem das erste Pulssignal zugeführt wird, die Gleichstromquellenspannung) als erste Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt, während der Schaltabschnitt (18) die Gleichstromquellenspannung (Va) während eines Zeitraumes, in dem das zweite Pulssignal zugeführt wird, als zweite Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt.
Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10), welche ein Elektromagnetventil (12C) durch Aufbringen einer ersten Spannung auf eine Magnetspule (14) des Elektromagnetventils (12C) antreibt und welche das Elektromagnetventil (12C) durch Aufbringen einer zweiten Spannung auf die Magnetspule (14) in einem angetriebenen Zustand hält, wobei die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) folgende Elemente aufweist: einen Schaltsteuerabschnitt (16), einen Schaltabschnitt (18) und einen Spannungserzeugungsabschnitt (20), wobei die Elektromagnetventil-Antriebsschaltung (10) zum Anschluss an eine Gleichstromquelle (22) und die Magnetspule (14) ausgebildet ist, wobei der Schaltsteuerabschnitt (16) eine Einzelpulserzeugungsschaltung (32), die derart ausgebildet ist, dass sie ein Pulssignal mit einer festgelegten Pulsweite auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) als erstes Pulssignal generiert, und eine Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie auf der Basis der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) von der Gleichstromquelle (22) ein zweites Pulssignal wiederholt generiert, wobei das zweite Pulssignal eine Pulsweite aufweist, die schmaler ist als die des ersten Pulssignals, und ein Steuersignal generiert, das aus den ersten und zweiten Pulssignalen besteht, wobei das generierte Steuersignal dem Schaltabschnitt (18) zugeführt wird, wobei mit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) und die Wiederholungspulserzeugungsschaltung (84) ausgelöst werden, wobei die Einzelpulserzeugungsschaltung (32) eine Timerzählerschaltung aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass sie die Generierung des ersten Pulssignals stoppt, wenn eine festgelegte Zeitdauer seit Beginn der Zufuhr der Gleichstromquellenspannung (V₀) verstrichen ist wobei der Spannungserzeugungsabschnitt (20) derart ausgebildet ist, dass er eine Spannung generiert, die einen höheren Spannungswert aufweist als die Gleichstromquellenspannung (V₀), wobei die generierte Spannung dem Schaltabschnitt (18) zugeführt wird, und wobei der Schaltabschnitt (18) derart ausgebildet ist, dass er die Spannung mit dem größeren Spannungswert während eines Zeitraumes, in dem das erste Pulssignal zugeführt wird, als erste Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt, während der Schaltabschnitt (18) eine Spannung, die einen Spannungswert aufweist, der im Wesentlichen genauso groß ist wie die erste Spannung, während eines Zeitraumes, in dem das zweite Pulssignal zugeführt wird, als zweite Spannung auf die Magnetspule (14) aufbringt.