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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektromagnetventilsteuerung und insbesondere auf eine Elektromagnetventilsteuerung zur Betätigung eines Elektromagnetventils (solenoidbetätigtes Ventil) in einem Nenn- oder Nominalmodus und einem Energiesparmodus.
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Eine Elektromagnetventilsteuerung ist beispielsweise in der
japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 5-47334 beschrieben.
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Die beschriebene Elektromagnetventilsteuerung umfasst eine Gleichstromzufuhr, einen Schalter, eine Betätigungsspule eines Elektromagnetventils und einen Arbeitstransistor, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Die Elektromagnetventilsteuerung umfasst auch einen Steuertransistor zur Steuerung des Arbeitstransistors, der parallel zu dem Arbeitstransistor angeschlossen ist.
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Die elektrische Energiemenge, die der Betätigungsspule des Elektromagnetventils zugeführt wird, wird digital gesteuert, um Nachteile eines transistorgesteuerten Systems zu vermeiden, insbesondere um Nachteile wie Temperaturempfindlichkeit oder dergleichen zu vermeiden, und um die Nutzbarkeit der Elektromagnetventilsteuerung zu erweitern.
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Die herkömmliche Elektromagnetventilsteuerung weist außerdem einen Spannungsteilerwiderstand auf, der an die Betätigungsspule angeschlossen ist, um die von dem Elektromagnetventil verbrauchte Energie zu verringern.
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Der Spannungsteilerwiderstand der herkömmlichen Elektromagnetventilsteuerung muss aber einen Widerstandswert aufweisen, der von dem durch die Betatigungsspule geforderten elektrischen Strom abhängt. Da es zur Klassifizierung des Spannungsteilerwiderstands notwendig ist, die dadurch erzeugte Wärme sowie andere Faktoren zu berücksichtigen, wird der Spannungsteilerwiderstand üblicherweise groß bemessen.
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Außerdem haben es die in jüngerer Zeit erfolgten Versuche zur Verkleinerung von Elektromagnetventilen schwierig gemacht, einen Spannungsteilerwiderstand an der Betätigungsspule des Elektromagnetventils anzubringen.
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Die
US 4,925,156 A betrifft eine Steuerschaltungsanordnung für Magnetventile. Ein Magnetventil wird mittels eines Schaltsignals gesteuert, das an zwei Klemmen angelegt wird. Die Klemme stellt dabei das Null- bzw. Massepotential dar. Zur Bildung integrierter Bauteile sind die Klemmen miteinander über Reihenschaltung eines Widerstands mit einer Z-Diode verbunden. Die an der Z-Diode anliegende Spannung kann einer Betriebsspannungsklemme zugeführt werden. Ein aus der Reihenschaltung eines Widerstands mit einem Kondensator bestehendes Zeitglied ist zwischen die Betriebsspannungsklemme und die Klemme geschaltet. Die Kondensatorspannung des Kondensators wird einem astabilen Multivibrator zugeführt, der aus einem NAND-Gatter, zwei Widerständen, einer Diode sowie einem Kondensator besteht. Dabei wird die Kondensatorspannung des Kondensators einem Eingang des NAND-Gatters zugeführt, dessen Ausgang über einen Widerstand mit seinem zweiten Eingang verbunden ist. Parallel zum Widerstand ist die Reihenschaltung des anderen Widerstandes mit der Diode geschaltet, wobei deren Anode an den Ausgang des NAND-Gatters angeschlossen ist. Weiterhin ist der zweite Eingang des NAND-Gatters über den Kondensator an die Klemme gelegt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromagnetventilsteuerung vorzuschlagen, mit der der Raum zur Anbringung des Elektromagnetventils und die Kosten des Elektromagnetventils verringert werden können.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betätigt eine Elektromagnetventilsteuerung ein Elektromagnetventil während eines ersten Zeitraums ab einem Zeitpunkt, zu dem ein Betätigungsbefehlssignal auf das Elektromagnetventil aufgebracht wird, durch Erregen einer Betätigungsspule des Elektromagnetventils in einem Nennmodus bei einer Nennspannung, die hoch genug ist, um ein bewegliches Element in der Betätigungsspule zu bewegen. In einem Energiesparmodus während eines zweiten Zeitraums nach dem ersten Zeitraum wird die Betätigungsspule in Wiederholungszyklen mit einer kleineren relativen Einschaltdauer (Leistungsverhältnis) erregt als in dem Nennmodus, wobei die Elektromagnetventilsteuerung eine Timerschaltung zur Einstellung des ersten Zeitraums, eine Oszillatorschaltung zur Erregung der Betätigungsspule in dem Energiesparmodus während des zweiten Zeitraums und eine Steuerschaltung zum Stoppen eines Oszillationsvorgangs der Oszillatorschaltung während des ersten Zeitraums auf der Basis eines Ausgangssignals von der Timerschaltung und zur Erregung der Betätigungsspule in dem Nennmodus aufweist.
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Die Timerschaltung, die Oszillatorschaltung und die Steuerschaltung können als preiswerte Gate-ICs und -Transistoren umgesetzt werden. Dadurch können sowohl der für das Elektromagnetventil erforderliche Montageraum als auch die Kosten reduziert werden.
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Die Elektromagnetventilsteuerung umfasst vorzugsweise außerdem eine Schaltvorrichtung zur Erregung der Betätigungsspule. Die Oszillatorschaltung gibt während des zweiten Zeitraums in dem Stromsparmodus intermittierende Pulse für die Erregung der Betätigungsspule an die Schaltvorrichtung. Die Steuerschaltung steuert die Ausgabe eines Pulses für die Erregung der Betätigungsspule an die Schaltvorrichtung während des ersten Zeitraums in dem Nennmodus.
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Die Timerschaltung umfasst einen Ladeschaltkreis mit wenigstens einem Kondensator zum Laden ab einem Zeitpunkt, ab dem das Betätigungsbefehlssignal auf das Elektromagnetventil aufgegeben wird, und einen ersten Vergleichsschaltkreis für die Versorgung des Steuerschaltkreises mit einem Signal zum Anhalten der Oszillationsoperation der Oszillatorschaltung bis eine geladene Spannung in dem Ladeschaltkreis eine festgelegte Spannung, die während des ersten Zeitraums durch den Ladeschaltkreis geladen wird, erreicht.
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Die Timerschaltung kann außerdem eine Entladungsdiode aufweisen, um hierdurch elektrische Ladung, die in dem Kondensator gespeichert ist, zu einer Zeit abzuführen, wenn das Aufbringen des Betätigungsbefehlssignals auf das Elektromagnetventil angehalten wird. Abhängig von den Spezifikationen der Betätigungssteuerung wird der erste Zeitraum für einen längeren Zeitraum eingestellt, so dass der Kondensator eine größere Kapazität aufweisen muss. Sofern sich der Kondensator selbst entladen muss, würde es lange Zeit dauern, bis der Kondensator vollständig entladen ist. Daher ist es notwendig, einen langen Zeitraum ab der Beendigung des Betätigungsbefehlssignals zur Initiierung des nächsten Betätigungsbefehlssignals vorzusehen, was die Betriebsgeschwindigkeit des Elektromagnetventils begrenzt.
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Die Entladungsdiode erlaubt dagegen die Entladung der in dem Kondensator gespeicherten elektrischen Ladung innerhalb eines kurzen Zeitraums. Auch wenn der Kondensator eine große Kapazität hat, kann er daher schnell zurückgesetzt werden (reset).
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Die erste Vergleichsschaltung kann eine mit einem Eingangsanschluss verbundene Diode aufweisen, um elektrische Ladung, die in dem Kondensator gespeichert ist, ab dem Zeitpunkt abzuführen, wenn das Aufbringen des Betätigungsbefehlssignals auf das Elektromagnetventil angehalten wird. Da die in dem Kondensator gespeicherte elektrische Ladung in kurzer Zeit abgeführt wird, kann der Kondensator schnell zurückgesetzt werden, auch wenn er eine große Kapazität hat. Da die in dem ersten Vergleicher enthaltene Diode auch als Entladungsdiode dienen kann, kann die Schaltungsanordnung der Betätigungssteuerung einfacher und preiswerter gemacht werden.
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Die Oszillatorschaltung kann eine zweite Vergleichsschaltung mit Schmitt-Trigger, einen mit einem Eingangsanschluss der zweiten Vergleichsschaltung verbundenen Kondensator, einen mit dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss der zweiten Vergleichsschaltung verbundenen ersten Entladungswiderstand und eine in Reihe angeschlossene Schaltung mit einem zweiten Ladewiderstand und einer Diode aufweisen, wobei die in Reihe angeschlossene Schaltung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss der zweiten Vergleichsschaltung angeschlossen ist.
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Hat die Eingangsspannung der zweiten Vergleichsschaltung ein niedriges Niveau und hat die Ausgangsspannung ein hohes Niveau, so fließt ein elektrischer Strom von dem Ausgangsanschluss der zweiten Vergleichsschaltung durch die in Reihe angeschlossene Schaltung zu dem Kondensator, wodurch der Kondensator geladen wird. Der Kondensator wird entsprechend der Zeitkonstante CR des zweiten Widerstands und des Kondensators geladen. Die über den Kondensator geladene Spannung erscheint als Eingangsspannung der zweiten Vergleichsschaltung. Wenn die Eingangsspannung der zweiten Vergleichsschaltung einen ersten Schwellenwert überschreitet, so fällt die Ausgangsspannung der zweiten Vergleichsschaltung auf das niedrige Niveau. Anschließend wird die in dem Kondensator gespeicherte elektrische Ladung durch den ersten Widerstand, den Ausgangsanschluss der zweiten Vergleichsschaltung und eine Niederniveaustromzufuhr der zweiten Vergleichsschaltung abgeführt, wodurch die über den Kondensator geladene Spannung, d. h. die Eingangsspannung der zweiten Vergleichsschaltung abgesenkt wird. Wenn die Eingangsspannung der zweiten Vergleichsschaltung unter einen zweiten Schwellenwert abfällt, so steigt die Ausgangsspannung der zweiten Vergleichsschaltung auf das hohe Niveau. Die oben beschriebene Vorgangssequenz wird wiederholt, um die Betätigungsspule in dem Energiesparmodus zu erregen.
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Die Zeitkonstante zum Laden des Kondensators, oder mit anderen Worten die Zeitkonstante CR des zweiten Widerstands und des Kondensators, und die Zeitkonstante zum Entladen des Kondensators, oder in anderen Worten die Zeitkonstante des ersten Widerstands und des Kondensators, können sich voneinander unterscheiden. Die Zeit, zu der die Betätigungsspule während des zweiten Zeitraums mit einem kleineren Leistungsverhältnis als in dem Nennmodus erregt wird, kann beliebig auf jede gewünschte Periode eingestellt werden. Dementsprechend kann die Elektromagnetventilbetätigungssteuerung, die die Betätigungsspule in dem Stromsparmodus wie gewünscht erregt, preiswert aufgebaut sein.
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Daher erfüllt die Elektromagnetventilbestätigungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung die Anforderungen an die Verringerung des Montageraumes für das Elektromagnetventil und an die Kostenreduzierung des Elektromagnetventils.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil mit einer Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 ist ein Schaltdiagramm der Elektromagnetventilsteuerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
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3 ist ein Diagramm, das Signalwellenformen zeigt, die während des Betriebs der Elektromagnetventilsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Eine Elektromagnetventilbetätigungssteuerung (nachfolgend kurz als ”Betätigungssteuerung” bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die 1 bis 3 erläutert.
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Bevor die Betätigungssteuerung, die in den 1 und 2 allgemein mit 10 bezeichnet ist, im Einzelnen erläutert wird, wird ein Elektromagnetventil 12, welches die Betätigungssteuerung 10 aufweist, mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Das Elektromagnetventil 12 umfasst einen Ventilkörper 20 mit einem Druckfluideinlassanschluss 14, einem Druckfluidauslassanschluss 16 und einem Luftablassanschluss 18. Der Ventilkörper 20 nimmt einen festen Eisenkern 22, ein bewegliches Element 26, das normalerweise durch die Rückstellkraft einer Feder 24 so vorgespannt wird, dass es sich von dem festen Eisenkern 22 weg bewegt, eine Betätigungsspule 28, die um den festen Eisenkern 22 und das bewegliche Element 26 angeordnet ist, und einen Ventilstopfen 30 auf, der von einem Ventilsitz abgehoben werden kann, wenn das bewegliche Element 26 bei Erregung der Betätigungsspule 28 durch den festen Eisenkern 22 magnetisch angezogen wird. Eine Schaltplatine 34, auf welcher die Betätigungssteuerung 10 vorgesehen ist, ist zwischen einer Kappe 32 und dem Ventilkörper 20 angeordnet.
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Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Betätigungssteuerung 10 einen Stromzufuhranschluss 40, einen Steuereingangsanschluss 42, eine Timerschaltung 44, eine Oszillatorschaltung 46 und eine Steuerschaltung 48.
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Der Stromzufuhranschluss 40 ist mit dem Steuereingangsanschluss 42 durch eine in Reihe angeschlossene Schaltung verbunden, welche durch eine erste Diode 50, die einen Rückwärtsstromfluss verhindert, die Betätigungsspule 28 des Elektromagnetventils 12 (vgl. 1) und einen ersten Transistor 52, beispielsweise einen n-Kanal MOS-Transistor, der die Betätigungsspule 28 wahlweise einschaltet und abschaltet, gebildet wird. Eine Nominal- oder Nennspannung der Betätigungsspule 28 des Elektromagnetventiles 12 (beispielsweise eine Stromzufuhrspannung +V von 24 V Gleichstrom) wird auf den Stromzufuhranschluss 40 aufgegeben. Ein niedriges Potential, beispielsweise ein Erdungspotential Vss, wird als ein Betätigungsbefehlssignal Sa während einer Betätigungsbefehlsperiode Td auf den Steuereingangsanschluss 42 aufgegeben (vgl. 3). In anderen Zeiträumen als der Betätigungsbefehlsperiode Td wird ein höheres Potential Vdd, beispielsweise ein Potential, das gleich oder größer ist als das auf den Gate-Anschluss des ersten Transistors 52 aufgebrachte Potential auf den Steuereingangsanschluss 42 aufgebracht. Eine zweite Diode 54 ist als Überspannungsschutz parallel zu der Betätigungsspule 28 geschaltet. Die zweite Diode 54 dient der Abfuhr von elektromagnetischer Energie, die in der Betätigungsspule 28 gespeichert ist, wenn der erste Transistor 52 abgeschaltet wird.
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Die Timerschaltung 44 umfasst eine Ladeschaltung 56 und eine erste Vergleichsschaltung 58. Die Ladeschaltung 56 dient der Ladung von elektrischer Energie ab einem Startzeitpunkt t0 (vgl. 3) der Betätigungsbefehlsperiode Td. Die erste Vergleichsschaltung 58 liefert ein Signal an die Steuerschaltung 48, um eine Oszillationsoperation der Oszillatorschaltung 46 anzuhalten bis eine geladene Spannung V2 der Ladeschaltung 56 einen festgelegten Spannungswert erreicht. Der festgelegte Spannungswert entspricht einer Spannung, auf die die Ladeschaltung 56 während eines ersten Zeitraums T1 aufgeladen wird (vgl. 3).
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Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Ladeschaltung 56 eine in Reihe angeschlossene Schaltung, die aus einem ersten Widerstand 60 und einem ersten Kondensator 62 besteht. Die erste Vergleichsschaltung 58 umfasst einen ersten Schmitt-Trigger-Vergleicher 64 mit einem an die Verbindung zwischen dem ersten Widerstand 60 und dem ersten Kondensator 62 angeschlossenen Eingangsanschluss. Auch wenn in 2 der erste Schmitt-Trigger-Vergleicher 64 als erste Vergleichsschaltung 58 verwendet wird, kann die erste Vergleichsschaltung 58 alternativ auch einen normalen Vergleicher aufweisen, welcher die Eingangsspannung mit einer einzelnen Schwellenspannung vergleicht.
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In 2 umfasst die Steuerschaltung 48 einen zweiten Transistor 66, beispielsweise einen NPN-Transistor. Der zweite Transistor 66 hat eine mit dem Ausgangsanschluss des ersten Vergleichers 64 der Timerschaltung 44 verbundene Basis und einen mit dem Steuereingangsanschluss 42 verbundenen Emitter.
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Die Oszillatorschaltung 46 umfasst einen zweiten Schmitt-Trigger-Vergleicher 68, einen zweiten Kondensator, der zwischen dem Eingangsanschluss des zweiten Vergleichers 68 und dem Steuereingangsanschluss 42 angeschlossen ist, einen zweiten Widerstand 72 zum Abführen elektrischer Energie, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des zweiten Vergleichers 68 angeschlossen ist, und eine in Reihe angeschlossene Schaltung, die zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des zweiten Vergleichers 68 angeschlossen ist und einen dritten Widerstand 74 zur Ladung von elektrischer Energie sowie eine dritte Diode 76, die parallel zu dem zweiten Widerstand 72 angeschlossen ist, aufweist. Der Eingangsanschluss des zweiten Vergleichers 68 ist mit dem Kollektor des zweiten Transistors 66 der Steuerschaltung 48 verbunden. Der Ausgangsanschluss des zweiten Vergleichers 68 ist an das Gate des ersten Transistors 52 angeschlossen.
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Die Betätigungssteuerung 10 umfasst außerdem eine Zenerdiode 78, die zwischen der Kathode der ersten Diode 50 und dem ersten Widerstand 60 angeschlossen ist. Eine Anode der Zenerdiode 78 ist mit dem positiven Stromzufuhranschluss des ersten Vergleichers 64 der Timerschaltung 44 und dem positiven Stromzufuhranschluss des zweiten Vergleichers 68 der Oszillatorschaltung 46 verbunden, so dass die positive Stromzufuhrspannung des ersten Vergleichers 64, die positive Stromzufuhrspannung des zweiten Vergleichers 68 und die Spannung an der Verbindung zwischen dem ersten Widerstand 60 und der Zenerdiode 78 jeweils auf die Konstantspannung Vdd eingestellt werden. Die konstante Spannung Vdd kann eine Spannung (3 bis 5 V) sein, die in Logikschaltungen verwendet wird. Der negative Stromzufuhranschluss des ersten Vergleichers 64 und der negative Stromzufuhranschluss des zweiten Vergleichers 68 sind beide an den Steuerzufuhranschluss 42 angeschlossen.
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Die Betätigungssteuerung 10 hat außerdem eine vierte Diode 80, die parallel zu dem ersten Widerstand 60 angeschlossen ist. Eine Anode der vierten Diode 80 ist an die Verbindung zwischen dem ersten Widerstand 60 und dem ersten Kondensator 62 angeschlossen. Eine Kathode der vierten Diode 80 ist an die Verbindung zwischen dem ersten Widerstand 60 und der Zenerdiode 78 angeschlossen.
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Nachfolgend wird die Betriebsweise der so aufgebauten Betätigungssteuerung 10 mit Bezug auf die Signalwellenformen gemäß 3 erläutert.
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Wie in 3 gezeigt ist, erregt die Betätigungssteuerung 10 die Betätigungsspule 28 in einem Nennmodus während des ersten Zeitraums T1 in der Betätigungsbefehlsperiode Td und erregt die Betätigungsspule 28 in einem Energiesparmodus während eines verbleibenden zweiten Zeitraums T2 in der Betätigungsbefehlsperiode Td.
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Anfangs ist das Potential V1 an dem Steuereingangsanschluss ein hohes Potential, beispielsweise Vdd, die Ausgangsspannung V3 des ersten Vergleichers 64 ist auf einem hohen Niveau, beispielsweise Vdd, und die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 ist auf einem hohen Niveau, beispielsweise Vdd. Daher wird die Gate-to-Source-Spannung des ersten Transistors 52 gleich 0 V, so dass der erste Transistor 52 ausgeschaltet bleibt.
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Wenn das Potential V1 an dem Steuereingangsanschluss 42 auf ein niedriges Potential, beispielsweise das Erdungspotential Vss abfällt, wird zu der Zeit t0 die Betätigungsbefehlperiode Td ausgelöst. Das in dem Betätigungsbefehlssignal Td auf den Steuereingangsanschluss 42 aufgebrachte Niederpotentialsignal wird als Betätigungsbefehlssignal Sa bezeichnet.
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Wenn die Betätigungsbefehlsperiode Td beginnt, beginnt die Aufladung des ersten Kondensators 62. Die geladene Spannung V2 über den ersten Kondensator 62 steigt allmählich entsprechend der Zeitkonstante CR des ersten Widerstands 60 und des ersten Kondensators 62 an. Da die Ausgangsspannung V3 des ersten Vergleichers 64 und die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 auf dem hohen Niveau Vdd gehalten werden, wird die Gate-to-Source-Spannung des ersten Transistors 52 zu dem Startzeitpunkt t0 des Betätigungsbefehlssignals Td positiv, wodurch der erste Transistor 52 eingeschaltet wird, um die Betätigungsspule 28 zu erregen.
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Wenn anschließend die geladene Spannung V2 über den ersten Kondensator 62 eine erste Schwellenspannung Vth1 überschreitet, fällt zu dem Zeitpunkt t1 die Ausgangsspannung V3 des ersten Vergleichers 64 auf das niedrige Niveau Vss, wodurch der zweite Transistor 66 abgeschaltet wird.
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Da zu der Zeit t1 die Eingangsspannung V4 des zweiten Vergleichers 68 auf dem niedrigen Niveau Vss und seine Ausgangsspannung V5 auf dem hohen Niveau Vdd ist, fließt ein elektrischer Strom von dem Ausgangsanschluss des zweiten Vergleichers 68 durch den dritten Widerstand 74 und die dritte Diode 76 zu dem zweiten Kondensator 70, wodurch der zweite Kondensator 70 aufgeladen wird.
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Zu dieser Zeit wird der zweite Kondensator 70 entsprechend der Zeitkonstante CR des dritten Widerstands 74 und des zweiten Kondensators 70 aufgeladen. Die über den zweiten Kondensator 70 geladene Spannung erscheint als Eingangsspannung V4 des zweiten Vergleichers 68. Wenn die Eingangsspannung V4 des zweiten Vergleichers 68 einen ersten Schwellenwert Vth11 überschreitet, so fällt zu der Zeit t2 die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 auf das niedrige Niveau Vss. Die Gate-to-Source-Spannung des ersten Transistors 52 wird 0 V, wodurch der erste Transistor 52 abgeschaltet wird.
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Die erste Periode T1 erstreckt sich von der Zeit t0 zu der Zeit t2. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden der erste Widerstand 60, der erste Kondensator 62 und die erste Schwellenspannung Vth1 des ersten Vergleichers 64 auf solche Werte eingestellt, dass die erste Periode T1 beispielsweise 10 ms beträgt.
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Während der ersten Periode T1 wird die Oszillationsoperation der Oszillatorschaltung 46 angehalten, und sowohl die Ausgangsspannung V3 des ersten Vergleichers 64 als auch die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 werden auf dem hohen Niveau Vdd gehalten.
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Während der ersten Periode T1 bleibt daher der erste Transistor 52 eingeschaltet und bringt die Nennspannung auf die Betätigungsspule 28 auf. In dem Nennmodus wird die Betätigungsspule 28 mit einer Nennspannung und einem Leistungsverhältnis von 100% erregt. Die erste Periode T1 wird auf eine ausreichende Zeitdauer eingestellt, um das bewegliche Element 26 (vgl. 1) durch elektromagnetische Kräfte, die durch die Betätigungsspule 28 erzeugt werden, während sie mit der Nennspannung erregt wird, innerhalb der Betätigungsspule 28 zu bewegen. Daher wird eine elektrische Strommenge, die groß genug ist, um das bewegliche Element 26 zu bewegen, während der ersten Periode T1 der Betätigungsspule 28 zugeführt. Während der ersten Periode T1 bewegt sich das bewegliche Element 26 innerhalb der Betätigungsspule 28 zu dem festen Eisenkern 22 und wird magnetisch zu dem festen Eisenkern 22 angezogen.
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Zu dem Zeitpunkt t2, wenn die erste Periode T1 abgeschlossen ist, fällt die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 auf das niedrige Niveau Vss. Die elektrische Ladung, die in dem zweiten Kondensator 70 gespeichert ist, wird über den zweiten Widerstand 72, den Ausgangsanschluss des zweiten Vergleichers 68 und den negativen Stromzufuhranschluss des zweiten Vergleichers 68 abgeführt. Daher fällt die Ladespannung über den zweiten Kondensator 70, d. h. die Eingangsspannung V4 des zweiten Vergleichers 68. Zu dieser Zeit wird der zweite Kondensator 70 entsprechend der Zeitkonstante CR des zweiten Widerstands 72 und des zweiten Kondensators 70 entladen.
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Wenn die Eingangsspannung V4 des zweiten Vergleichers 68 unter einen zweiten Schwellenwert Vth12 fällt, steigt die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 auf das hohe Niveau Vdd, wodurch der erste Transistor 52 wieder eingeschaltet wird.
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Wenn die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 auf das hohe Niveau Vdd ansteigt, wird der zweite Kondensator 70 geladen. Wenn die Eingangsspannung V4 des zweiten Vergleichers 68 den ersten Schwellenwert Vth11 übersteigt, sinkt die Ausgangsspannung V5 des zweiten Vergleichers 68 auf das niedrige Niveau Vss, wodurch der erste Transistor 52 wieder abgeschaltet wird.
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Nachdem die erste Periode T1 verstrichen ist und während einer Periode Toff, während der der erste Transistor 52 ausgeschaltet ist, ist die Betätigungsspule 28 abgeschaltet und elektromagnetische Energie, die in der Betätigungsspule 28 gespeichert ist, wird durch die zweite Diode 54 verbraucht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Ausschaltperiode Toff auf einen kurzen Zeitraum eingestellt, beispielsweise 60 μs. Daher wird das bewegliche Element 26 weiter zu dem festen Eisenkern 22 angezogen oder nur leicht von dem festen Eisenkern 22 beabstandet.
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Nachdem die erste Periode T1 verstrichen ist und während einer Periode Ton, während der der erste Transistor 52 eingeschaltet ist, wird die Betätigungsspule 28 wieder eingeschaltet, woraufhin das bewegliche Element 26 weiterhin zu dem festen Eisenkern 22 angezogen wird, lediglich leicht von dem festen Eisenkern 22 beabstandet wird oder erneut zu dem festen Eisenkern 22 angezogen wird, nachdem die Beabstandung von dem festen Eisenkern 22 begonnen hat.
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Die obige Operationssequenz zwischen der Abschaltperiode Toff und der Einschaltperiode Ton wird wiederholt, bis der Betätigungsbefehlszeitraum Td beendet ist, so dass die Betätigungsspule 28 in dem Stromsparmodus eingeschaltet wird. Der Zeitraum von der Zeit t2, wenn die erste Periode T1 endet, zu der Zeit 13, wenn die Betätigungsbefehlsperiode Td endet, wird als zweite Periode T2 bezeichnet. Die Betätigungsspule 28 wird während der zweiten Periode T2 in dem Stromsparmodus erregt. Die zweite Periode T2 kann auf jede beliebige Länge eingestellt werden, abhängig von der Periode, während welcher eine durch das Elektromagnetventil 12 zu steuernde Fluiddruckvorrichtung betätigt wird.
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Wenn das Potential V1 an dem Steuereingangsanschluss 42 das hohe Potential Vdd annimmt, wird die Betätigungsbefehlsperiode Td beendet. Zu diesem Zeitpunkt wird die elektrische Ladung, die während der Betätigungsbefehlsperiode Td in dem ersten Kondensator 62 gespeichert wurde, durch die vierte Diode 80 und die positiven und negativen Stromzufuhranschlüsse des ersten Vergleichers 64 abgeführt, wodurch der erste Kondensator 62 zurückgesetzt wird. Anschliessend kehrt zu einem Zeitpunkt t4, wenn die Spannung V2, d. h. die über den ersten Kondensator 62 geladene Spannung, unter einen zweiten Schwellenwert Vth2 des ersten Vergleichers 64 fällt, die Ausgangsspannung V3 des ersten Vergleichers 64 wieder zu dem hohen Niveau Vdd zurück, woraufhin die Betätigungssteuerung 10 zu ihrem Ursprungszustand zurückkehrt.
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Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Betätigungssteuerung 10 die Timerschaltung 44 zum Einstellen der ersten Periode T1, die Oszillatorschaltung 46 zur Erregung der Betätigungsspule 28 in dem Stromsparmodus während der zweiten Periode T2 und die Steuerschaltung 48, die den Oszillationsvorgang der Oszillatorschaltung 46 während der ersten Periode T1 auf der Basis des Ausgangssignals der Timerschaltung 44 stoppt, wodurch die Betätigungsspule 28 in dem Nennmodus erregt wird. Die Timerschaltung 44, die Oszillatorschaltung 46 und die Steuerschaltung 48 können mit Hilfe von preiswerten Gate-ICs und Transistoren realisiert werden. Daher können der für das Elektromagnetventil 12 erforderliche Montageraum und die Kosten des Elektromagnetventils 12 reduziert werden.
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Insbesondere umfasst die Timerschaltung 44 die vierte Diode 80, die als Entladungsdiode dient. Zu der Zeit t3, wenn die Betätigungsbefehlsperiode Td beendet ist, wird die elektrische Ladung, die während der Betätigungsbefehlsperiode Td in dem ersten Kondensator 62 gespeichert wird, durch die Entladungsdiode 80 abgeführt, wodurch der erste Kondensator 62 zurückgesetzt werden kann.
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Aufgrund der Spezifikationen der Betätigungssteuerung 10 wird die erste Periode T1 auf einen längeren Zeitraum eingestellt, so dass der erste Kondensator 62 eine größere Kapazität aufweisen muss. Würde sich der erste Kondensator 62 selbsttätig entladen, wäre ein längerer Zeitraum erforderlich, bis der erste Kondensator 62 vollständig entladen wäre. Daher ist es notwendig, den Zeitraum von dem Zeitpunkt t3, an dem die Betätigungsbefehlsperiode Td endet, bis zu dem Zeitpunkt t0, an dem die nächste Betätigungsbefehlsperiode Td beginnt, auf einen längeren Zeitraum einzustellen, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit des Elektromagnetventils 12 begrenzt werden kann.
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Die der Timerschaltung 44 zugefügte Entladungsdiode 80 erlaubt aber die Abfuhr der in dem ersten Kondensator 62 gespeicherten elektrischen Ladung innerhalb kurzer Zeit. Daher kann der erste Kondensator 62 schnell zurückgesetzt werden, auch wenn er eine hohe Kapazität hat.
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Bei der obigen Ausführungsform ist die vierte Diode 80 parallel zu dem ersten Widerstand 60, über welchen der erste Kondensator 62 entladen wird, angeschlossen. Alternativ kann der erste Kondensator 62 durch eine Diode entladen werden, die in dem ersten Vergleicher 64 enthalten ist und mit dem Eingangsanschluss des ersten Vergleichers 64 verbunden ist.
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Da die in dem ersten Vergleicher 64 enthaltene Diode gleichzeitig auch als Entladungsdiode dienen kann, kann die Schaltungsanordnung der Betätigungssteuerung vereinfacht und preiswerter gemacht werden.
