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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektromagnetventilsteuerung
zur Steuerung eines solenoidbetätigten
Ventils (Elektromagnetventil) mit einer Mehrzahl von Magnetspulen.
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Es
sind Doppel-Magnetventile bekannt, die zwei elektromagnetisch betätigte Pilotventile
aufweisen, die durch Solenoidmechanismen betätigt werden. Diese bekannten
Doppel-Magnetventile weisen eine Hauptspule zum Ändern der Fließrichtung
eines Hauptfluides auf, wobei zwei Kolben an gegenüberliegenden
axialen Enden der Hauptspule angeordnet sind. Die beiden Elektromagnetmechanismen
werden abwechselnd ein- und ausgeschaltet, um zu bewirken, dass
ein Pilot- oder Steuerfluid abwechselnd auf die beiden Kolben wirkt,
um dadurch die Hauptspule zu verschieben.
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Die
japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 5-96654 beschreibt bspw. ein herkömmliches Doppel-Elektromagnetventil
mit zwei Kolben, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen und
an gegenüberliegenden
axialen Enden einer Hauptspule angeordnet sind. Während durch
eine Handbetätigungseinheit
ein Pilotfluiddruck auf den Kolben mit kleinerem Durchmesser aufgebracht
wird, wird das eine Pilotventil ein- oder ausgeschaltet, um das
Pilotfluid dem Kolben mit größerem Durchmesser
zuzuführen
oder von diesem abzuführen,
und dadurch die Hauptspule in der gleichen Weise zu verschieben
wie ein Einzel-Elektromagnetventil.
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Ein
anderes herkömmliches
Doppel-Elektromagnetventil mit zwei elektromagnetisch betätigten Pilotventilen
ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 08-145225 A
beschrieben und kann als ein Einzel-Elektromagnetventil mit einem
einzelnen Pilotventil verwendet werden. Wenn das beschriebene Ventil
als ein Doppel-Elektromagnetventil verwendet wird, ist die Hauptspule
an einer Verschiebung gehindert, auch wenn beide Pilotventile versehentlich
gleichzeitig eingeschaltet werden.
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Es
wurden auch bereits Energiesparverfahren zum Betätigen von Elektromagnetventilen
vorgeschlagen. Bspw. beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 03-213782 A eine Elektromagnetventilsteuerung zum Aufbringen
einer Nennspannung auf eine Magnetspule eines Elektromagnetventils
für eine
festgelegte Zeitdauer auf der Basis eines Antriebsbefehlssignals
und dann das Aufbringen einer Haltespannung, die niedriger ist als
die Nennspannung, auf die Magnetspule des Elektromagnetventils für eine verbleibende
Zeitdauer des Ventilaktivierungsintervalls, um dadurch das Elektromagnetventil
zu betätigen.
Hierdurch wird Energie gespart.
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Das
US-Patent Nr. 6,164,323 beschreibt ein Elektromagnetventilsteuersystem,
wobei ein Mikroprozessor entsprechend Kontrollsignalen arbeitet, um
Strom für
eine festgelegte Zeitdauer mit einem 100 % Arbeitszyklus (duty cycle)
auf die Magnetspule des Ventils aufzubringen und dadurch ein bewegliches
Element innerhalb der Magnetspule zu verschieben. Dann wird Strom
mit einem reduzierten Arbeitszyklus (duty cycle) auf die Magnetspule
aufgebracht, um dadurch das Ventil bei einem niedrigeren Stromverbrauch
für die
verbleibende Periode des Ventilaktivierungsintervalls aktiviert
zu halten und dadurch das bewegliche Element an einer Position innerhalb
der Magnetspule zu halten.
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Es
wurden Anstrengungen unternommen, um die Größe der Doppel-Elektromagnetventile
zu reduzieren und strukturelle Änderungen
vorzunehmen, um die beiden Magnetspulen an einer Seite anzuordnen.
Aufgrund dieser Anstrengungen wurde der Raum, der zum Installieren
von Steuerschaltkreisen für
die beiden Magnetspulen zur Verfügung
steht, reduziert, so dass die einzelnen Steuerschaltkreise für die jeweiligen
Magnetspulen nicht in dem zur Verfügung stehenden Raum angebracht
werden können.
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Die
Spule des Elektromagnetventils, die mit reduziertem Energieverbrauch
betätigt
wird, wird mit schwachen Kräften
an ihrem Platz gehalten. Wenn ein starker Stoß auf das Elektromagnetventil
ausgeübt
wird, kann das bewegliche Element aus seiner Position verschoben
werden, wodurch die Fluiddurchgänge,
die in dem Elektromagnetventil vorgesehen sind, geändert werden.
Als Folge hiervon kann ein Zylinder, der durch das durch die Fluiddurchgänge fließende Fluid
betätigt
wird, unerwartet arbeiten.
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Dieser
Nachteil kann dadurch vermieden werden, dass der Zustand des beweglichen
Elementes des Elektromagnetventils mit Hilfe eines Sensors überwacht
wird. Ein Elektromagnetventil mit einem solchen Sensor und der damit
verbundenen Schaltung weist aber einen komplexen Aufbau auf und
ist teuer in seiner Herstellung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromagnetventilsteuerung
vorzuschlagen, mit deren Hilfe die Größe eines Elektromagnetventils mit
einer Mehrzahl von Magnetspulen, bspw. einem Doppel-Elektromagnetventil,
verringert werden kann, wobei eine Verringerung des zur Installation
eines Steuerschaltkreises für
das Elektromagnetventil vorgesehenen Raumes erreicht und eine preiswerte Herstellung
ermöglicht
wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromagnetventilsteuerung
vorzuschlagen, mit der ein bewegliches Element eines Elektromagnetventils
in Abhängigkeit
von der Weise, mit der das Elektromagnetventil verwendet wird, zuverlässig an
seiner Position gehalten werden kann, auch wenn das Elektromagnetventil
mit verringertem Energieverbrauch betätigt wird. Die Elektromagnetventilsteuerung
soll in der Lage sein, das bewegliche Element an seiner Position
zu halten, auch wenn ein Stoß von
außen
auf das Elektromagnetventil aufgebracht wird, während das Elektromagnetventil
in Betrieb ist.
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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 sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Elektromagnetventilsteuerung zum Steuern eines Elektromagnetventils
mit einer Mehrzahl von Magnetspulen vorgeschlagen, die einen Schalter,
eine Mehrzahl von Signalleitungen, die jeweils den Magnetspulen
zugeordnet sind, wobei die Signalleitungen mit entsprechenden Enden
der Magnetspulen verbunden sind, wobei die Magnetspulen andere Enden
aufweisen, die gemeinsam an den Schalter angeschlossen sind, und
einen Steuerschaltkreis zur Auswahl wenigstens einer der Magnetspulen
aufweisen, die Signalzuständen
einer Mehrzahl von Eingangssignalen entspricht, die jeweils den
Signalleitungen zugeführt
werden, und den Schalter ein- und ausschaltet, um die ausgewählte Magnetspule
zu steuern.
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Das
Elektromagnetventil, das als ein Doppel-Elektromagnetventil bezeichnet
werden kann, kann hinsichtlich seiner Größe reduziert, so gestaltet, dass
ein verringerter Raum zur Installation eines Steuerschaltkreises
notwendig ist, und preiswerter hergestellt werden.
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Der
Steuerschaltkreis wählt
aus wenigstens zwei der Magnetspulen, die Signalzuständen einer Mehrzahl
von Eingangssignalen, welche jeweils den Signalleitungen zugeführt werden,
entsprechen, aus und schaltet den Schalter für einen Zeitraum aus, während dessen
der Steuerschaltkreis wenigstens zwei der Magnetspulen auswählt.
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Durch
die obige Anordnung werden die Magnetspulen daran gehindert, gleichzeitig
eingeschaltet zu werden, so dass das Elektromagnetventil sehr zuverlässig arbeiten
wird.
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Der
Steuerschaltkreis schaltet den Schalter ein und aus, um die ausgewählte Magnetspule
in einem Nennleistungs- oder -spannungsmodus (nachfolgend kurz Nennmodus)
zu erregen, in dem die ausgewählte
Magnetspule mit einem 100 % Arbeitszyklus mit ausreichendem elektrischem
Strom betrieben wird, um ein bewegliches Element innerhalb der ausgewählten Magnetspule
zu bewegen. Anschließend
schaltet er die ausgewählte
Magnetspule in einem reduzierten Leistungs- oder Spannungsmodus (nachfolgend
kurz reduzierter Modus) ein, in dem die ausgewählte Magnetspule mit einem
Arbeitszyklus betrieben wird, der kleiner ist als der 100 % Arbeitszyklus
in dem Nennmodus.
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Der
Steuerschaltkreis betreibt die ausgewählte Magnetspule während eines
Zykluszeitraumes in dem Nennmodus und dem reduzierten Modus und
schaltet den Schalter während
des einen Zykluszeitraumes, der einem Zeitraum zugeordnet ist, in dem
die eine Magnetspule ausgewählt
ist, ein und aus.
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Alternativ
betreibt der Steuerschaltkreis die ausgewählte Magnetspule während eines
Zykluszeitraumes in dem Nennmodus und dem reduzierten Modus und
schaltet den Schalter während
zweier oder mehrerer der Zykluszeiträume, die einem Zeitraum zugeordnet
sind, in dem die eine Magnetspule ausgewählt ist, ein und aus. Da bei
dieser Anordnung die ausgewählten
Magnetspulen während
zweier oder mehrerer Zykluszeiträume
innerhalb des Zeitraumes, in dem die eine Magnetspule ausgewählt ist,
betrieben werden, werden die beweglichen Elemente innerhalb der
Magnetspulen an ihrer Position gehalten, auch wenn von außen ein
Stoß aufgebracht
wird. Außerdem
werden die beweglichen Elemente zuverlässig an ihrer Position gehalten,
auch wenn die ausgewählte
Magnetspule in dem reduzierten Modus betrieben wird. Die beweglichen
Elemente bleiben an ihrer Position, auch wenn während des Betriebs von außen ein
Stoß auf
das Elektromagnetventil ausgeübt
wird.
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Der
Steuerschaltkreis wählt
eines einer Mehrzahl von vorbereiteten Betriebsmustern aus, die einem
Eingangszustand an einem vorzugewiesenen Anschluss des Steuerschaltkreisen
zugeordnet sind, und schaltet den Schalter auf der Basis des ausgewählten Betriebsmusters
ein und aus. Alternativ wählt
der Steuerschaltkreis eines einer Vielzahl von vorbereiteten Betriebsmustern
aus, die einem Zustand entsprechen, der in einem in dem Steuerschaltkreis
aufgenommenen Speicher gespeichert ist, und schaltet den Schalter
auf der Basis des einen ausgewählten
Betriebsmusters ein und aus.
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Diese
Betriebsmuster werden in Abhängigkeit
von den Erfordernissen für
die Verwendung des Elektromagnetventils bestimmt, bspw. eines Ortes, an
dem das angebrachte Elektromagnetventil sehr zuverlässig arbeiten
muss, oder eines Ortes, an dem das angebrachte Elektromagnetventil
weniger zuverlässig
arbeiten muss. Dementsprechend ist das Elektromagnetventil mit den
darin vorgesehenen mehreren Magnetspulen sehr vielseitig einsetzbar.
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Die
in dem Speicher gespeicherte Bedingung kann eine Bedingung umfassen,
die in den Speicher geschrieben wird, nachdem der Steuerschaltkreis
an einer Schaltplatine angebracht wurde. Insbesondere wenn der Steuerschaltkreis
einen Speicher, wie einen Flash-Speicher oder dgl., mit darin gespeicherten
Programmen aufweist, so können die
Programme einfach on-board geändert
werden. Da on-board Programmänderungen
vorgenommen werden können,
wenn die Elektromagnetventilsteuerung aus der Fabrik verschickt
wird, oder nachdem die Elektromagnetventilsteuerung zu dem Benutzer geliefert
wurde, kann die Elektromagnetventilsteuerung sehr bequem eingesetzt
werden.
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Der
Steuerschaltkreis schaltet den Schalter während eines Zykluszeitraums
ein und aus, um die ausgewählte
Magnetspule in einem Nennmodus zu betreiben, in dem die ausgewählten Magnetspulen bei
einem 100 % Arbeitszyklus mit ausreichendem Strom betrieben werden,
um ein bewegliches Element innerhalb der ausgewählten Magnetspule zu verschieben.
Anschließend
wird die ausgewählte Magnetspule
in einem reduzierten Modus betrieben, in dem die ausgewählte Magnetspule
mit einem Arbeitszyklus betrieben werden, der kleiner ist als der 100
% Arbeitszyklus in dem Nennmodus. Die Betriebsmuster umfassen ein
erstes Betriebsmuster für die
Zuordnung des einen Zykluszeitraums zu einem Zeitraum, während dessen
die eine Magnetspule ausgewählt
ist, und ein zweites Betriebsmuster für die Zuordnung wenigstens
zweier der Zykluszeiträume
zu dem Zeitraum, während
dessen die eine Magnetspule ausgewählt ist.
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Die
Signalleitungen können
auch als entsprechende Stromleitungen für die Magnetspulen dienen.
Durch diese Anordnung wird die Zahl der Verdrahtungsleitungen in
der Elektromagnetventilsteuerung relativ klein. Das Elektromagnetventil,
das eine Mehrzahl von Magnetspulen aufweist, kann somit verkleinert,
so gestaltet werden, dass ein reduzierter Raum für die Installation des Steuerschaltkreises
erforderlich ist, und preiswerter hergestellt werden.
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Die
eine Zyklusperiode sollte vorzugsweise kürzer sein als ein Zeitraum,
der erforderlich ist, damit eine Fluiddruckvorrichtung, die an das
Elektromagnetventil angeschlossen ist, um Fluiddurchgänge auf
der Basis der Verschiebungsbewegung der beweglichen Elemente des
Elektromagnetventils zu ändern,
das Ändern
der Fluiddurchgänge
beginnt. Hierbei wird von dem Zeitpunkt, ab dem die beweglichen Elemente
verschoben werden, gemessen.
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Durch
die obige Anordnung werden die beweglichen Elemente des Elektromagnetventils
zuverlässig
an ihrer Position gehalten. Außerdem
bleiben die beweglichen Elemente an ihrer Position, auch wenn von
außen
ein Stoß auf
das Elektromagnetventil aufgebracht wird, während dieses arbeitet.
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In
der Elektromagnetventilsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Größe eines Elektromagnetventils
mit mehreren Magnetspulen (als Doppel-Elektromagnetventil bezeichnet) verringert
werden. Das Elektromagnetventil kann so gestaltet werden, dass ein
verringerter Raum zur Installation des Steuerschaltkreises vorgesehen
wird. Außerdem
kann die Herstellung des Elektromagnetventils preiswerter erfolgen.
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Auch
wenn das Elektromagnetventil in dem reduzierten Modus betrieben
wird, werden die beweglichen Elemente in dem Elektromagnetventil
zuverlässig
an ihrer Position gehalten, abhängig
von der Verwendung des Elektromagnetventils. Außerdem bleiben die beweglichen
Elemente an ihrer Position, auch wenn von außen ein Stoß auf das Elektromagnetventil
aufgebracht wird, während
dieses arbeitet.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
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
eine schematische Ansicht, die allgemein die Anordnung eines Elektromagnetventils zeigt,
das durch eine Elektromagnetventilsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung
gesteuert wird,
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2 ist
ein Schaltdiagramm der erfindungsgemäßen Elektromagnetventilsteuerung,
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3 ist
ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer Steuerschaltung für die Elektromagnetventilsteuerung
zeigt,
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4 ist
ein Zeitdiagramm, das eine Prozesssequenz der Steuerschaltung der
Elektromagnetventilsteuerung und insbesondere eine Prozesssequenz
auf der Basis eines zweiten Programms darstellt,
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5 ist
ein Fließdiagramm,
das eine Prozesssequenz eines ersten Programms zeigt,
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6 ist
ein Fließdiagramm,
das eine Prozesssequenz eines zweiten Programms zeigt,
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7 ist
ein Zeitdiagramm, das eine Prozesssequenz der Steuerschaltung der
Elektromagnetventilsteuerung und insbesondere eine Prozesssequenz
auf der Basis eines dritten Programms zeigt, und
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8 ist
ein Fließdiagramm,
das eine Prozesssequenz des dritten Programms zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf die 1 bis 8 eine Elektromagnetventilsteuerung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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1 zeigt
schematisch ein Elektromagnetventil 12, das durch eine
Elektromagnetventilsteuerung 10 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Zunächst soll das Elektromagnetventil 12 beschrieben
werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist das Elektromagnetventil 12 ein
selbsthaltendes Elektromagnetventil, d. h. ein eingeklinktes Elektromagnetventil,
das zwei Solenoide (Elektromagneten), nämlich einen ersten Elektromagnet 14A und
einen zweiten Elektromagnet 14B aufweist. Das unten beschriebene
Elektromagnetventil 12 ist ein Fünf-Wege-Elektromagnetventil
mit einem Einlassanschluss, einem ersten Auslassanschluss, einem
zweiten Auslassanschluss, einem ersten Ablassanschluss und einem
zweiten Ablassanschluss, auch wenn nicht alle dieser Anschlüsse dargestellt
sind.
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Der
erste Elektromagnet 14A umfasst ein erstes bewegliches
Element 18A, das in zwei entgegengesetzten Richtungen beweglich
ist, nämlich
einer Richtung und einer entgegengesetzten Richtung, mit einer Ventilspule 16,
die an seinem einen Ende befestigt ist, eine erste Feder 20A,
um das erste bewegliche Element 18A normalerweise in der
entgegengesetzten Richtung vorzuspannen, einen ersten Permanentmagneten 22A zur
Erzeugung eines Magnetfeldes, und eine erste Magnetspule 24A zur
Bewegung des ersten beweglichen Elementes 18A in der einen
Richtung, um das erste bewegliche Element 18A an einer
ersten Position P1 zu positionieren.
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Der
zweite Elektromagnet 14B umfasst ein zweites bewegliches
Element 18B, das in zwei entgegengesetzten Richtungen,
d. h. einer Richtung und einer entgegengesetzten Richtung, beweglich
ist, wobei die Ventilspule 16 an seinem einen Ende befestigt
ist, eine zweite Feder 20B, um das zweite bewegliche Element 18B normalerweise
so vorzuspannen, dass es sich in der einen Richtung bewegt, einen
zweiten Permanentmagneten 22B zur Erzeugung eines Magnetfeldes
und eine zweite Magnetspule 24B zur Bewegung des beweglichen
Elementes 18B in der entgegengesetzten Richtung, um das zweite
bewegliche Element 18B an einer zweiten Position P2 zu
positionieren.
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Wenn
das Elektromagnetventil 12 in einem Ursprungszustand ist,
wird die Ventilspule 16 durch die Kräfte der ersten Feder 20A und
der zweiten Feder 20B an einer Zwischenposition gehalten,
um bspw. den Einlassanschluss zu verschließen. In 1 ist die
Ventilspule 16 so dargestellt, dass sie an der Zwischenposition
positioniert ist.
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Wenn
die erste Magnetspule 24A erregt wird, erzeugt die erste
Magnetspule 24A ein Magnetfeld, dessen Richtung die gleiche
ist wie die Richtung des durch den ersten Permanentmagneten 22A erzeugten
Magnetfeldes. Daher wird das erste bewegliche Element 18A entgegen
der Vorspannung der ersten Feder 20A in der einen Richtung
bewegt und an der ersten Position P1 positioniert. Bspw. der Einlassanschluss
und der Auslassanschluss sowie der zweite Auslassanschluss und der
zweite Ablassanschluss werden nun in Fluidverbindung miteinander gebracht,
wodurch das Fluid von dem Einlassanschluss zu dem ersten Auslassanschluss
fließt,
und das in dem zweiten Auslassanschluss verbleibende Fluid durch
den zweiten Ablassanschluss abgeführt wird. Auch wenn die erste
Magnetspule 24A abgeschaltet wird, verbleibt anschließend das
erste bewegliche Element 18A durch die Magnetkräfte des ersten
Permanentmagneten 22A an der ersten Position P1, so dass
das Fluid kontinuierlich von dem Einlassanschluss zu dem ersten
Auslassanschluss fließen
kann.
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Nachdem
die erste Magnetspule 24A abgeschaltet ist, wird die zweite
Magnetspule 24B eingeschaltet, um ein Magnetfeld zu erzeugen.
Da das durch die zweite Magnetspule 24B erzeugte Magnetfeld
und das durch den zweiten Permanentmagneten 22B erzeugte
Magnetfeld in der gleichen Richtung orientiert sind, wird das zweite
bewegliche Element 18B in der entgegengesetzten Richtung
entgegen der Vorspannung der zweiten Feder 20B verschoben und
an der zweiten Position P2 angeordnet. Bspw. der Einlassanschluss
und der zweite Auslassanschluss sowie der erste Auslassanschluss
und der zweite Auslassanschluss werden nun in Fluidverbindung miteinander
gebracht, wodurch das Fluid von dem Einlassanschluss zu dem zweiten
Auslassanschluss fließt,
und das in dem ersten Auslassanschluss verbleibende Fluid über den
zweiten Ablassanschluss abgeführt
wird. Auch wenn die zweite Magnetspule 24B anschließend abgeschaltet
wird, verbleibt das zweite bewegliche Element 18B durch
die magnetischen Kräfte
des zweiten Permanentmagneten 22B an der zweiten Position
P2, so dass das Fluid kontinuierlich von dem Einlassanschluss zu
dem zweiten Auslassanschluss fließen kann.
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Wenn
die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet wird, kehrt die
Ventilspule 16 zu ihrer Ursprungsposition, d. h. der Zwischenposition,
zurück, so
dass der erste Einlassanschluss verschlossen wird. Da zu dieser
Zeit der erste Auslassanschluss und der erste Ablassanschluss sowie
der zweite Auslassanschluss und der zweite Ablassanschluss in Fluidverbindung
miteinander gehalten werden, wird das in dem zweiten Auslassanschluss
verbleibende Fluid durch den zweiten Ablassanschluss abgeführt.
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Die
Elektromagnetventilsteuerung 10 wird nachfolgend mit Bezug
auf 2 näher
erläutert.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst die Elektromagnetventilsteuerung 10 einen
Schalter 30, zwei Signalleitungen 32A, 32B,
die mit der ersten Magnetspule 24A bzw. der zweiten Magnetspule 24B verbunden
sind, und eine Steuerschaltung 34 zum Ein- und Ausschalten
des Schalters 30.
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Ein
erster Eingangsanschluss 36A ist an ein Ende der ersten
Signalleitung 32A angeschlossen, während das andere Ende der ersten
Signalleitung 32A an ein Ende 38a der ersten Magnetspule 24A angeschlossen
ist. In ähnlicher
Weise ist ein zweiter Eingangsanschluss 36B mit einem Ende
der zweiten Signalleitung 32B verbunden, während das
andere Ende der Signalleitung 32B an ein Ende 38b der zweiten
Magnetspule 24B angeschlossen ist. Der Schalter 30 kann
einen n-Kanal FET (Feldeffekttransistor) oder einen p-Kanal FET
aufweisen. In der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen,
dass der Schalter 30 einen n-Kanal FET aufweist.
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Die
ersten und zweiten Magnetspulen 24A, 24B weisen
jeweilige andere Enden 40a, 40b auf, die gemeinsam
an einen Kontakt 43 angeschlossen sind, der elektrisch
an einem Drain-Anschluss des Schalters 30 angeschlossen
ist. Der Schalter 30 weist auch eine Quelle (Source) auf,
die mit einem Referenzanschluss 44 verbunden ist. Vorzugsweise ist
der Referenzanschluss 44 an ein Erdungspotential (Vss)
angeschlossen.
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Die
Steuerschaltung 34 umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor
einschließlich
einer nicht dargestellten Zentraleinheit (CPU) zur Ausführung eines
Programms zum Ein- und Ausschalten des Schalters 30. Die
Steuerschaltung 34 umfasst wenigstens einen Stromzufuhranschluss
VDD, einen ersten Steuereingangsanschluss
Gi1, einen zweiten Steuereingangsanschluss Gi2, einen Steuerausgangsanschluss
Go, einen zugewiesenen Anschluss Gc und einen Anschluss Vss.
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Ein
Konstantspannungsschaltung 50 mit einem ersten Widerstand 46 und
einer Zener-Diode 48, die in Reihe aneinander angeschlossen
sind, ist zwischen den ersten und zweiten Signalleitungen 32A, 32B und
dem Referenzanschluss 44 angeschlossen. Wenn die Steuerschaltung 34 arbeitet,
wird eine Ausgangsspannung (bspw. 5 Volt) von der Konstantspannungsschaltung 50 als
eine Stromzufuhrspannung auf den Stromzufuhranschluss VDD der
Steuerschaltung 34 aufgebracht. Der Anschluss Vss der Steuerschaltung 34 ist
an den Referenzanschluss 44 angeschlossen. Ein Kondensator 52 ist
zwischen dem Stromzufuhranschluss VDD und
dem Referenzanschluss 44 angeschlossen, um die auf den
Stromzufuhranschluss VDD aufgebrachte Spannung
zu stabilisieren.
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Der
Steuerausgangsanschluss Go der Steuerschaltung 34 ist an
den Gate-Anschluss
des Schalters 30 angeschlossen. Ein Pull-Up-Widerstand 56 ist zwischen
dem Gate-Anschluss des Schalters 30 und einer Verbindung
(Kontakt) 54 zwischen dem ersten Widerstand 46 und
der Zener-Diode 48 der Konstantspannungsschaltung 50 angeschlossen.
Wenn der Steuerausgangsanschluss Go der Steuerschaltung 34 eine
hohe Impedanz aufweist, wird die Ausgangsspannung (bspw. 5 Volt)
von der Konstantspannungsschaltung 50 durch den Pull-Up-Widerstand 56 auf
den Basisanschluss des Schalters 30 aufgebracht, wodurch
der Schalter 30 eingeschaltet wird. Wenn der Steuerausgangsanschluss
Go der Steuerschaltung 34 auf einem niedrigen Niveau (bspw.
0 Volt) ist, wird der Schalter 30 ausgeschaltet. Auf den Pull-Up-Widerstand 56 kann
verzichtet werden, wenn die Steuerschaltung 34 selbst einen
Pull-Up-Widerstand
aufweist.
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Eine
Detektionsschaltung 58 ist mit der Steuerschaltung 34 verbunden,
um einen Signalzustand eines ersten Eingangssignals S1, das dem
ersten Eingangsanschluss 36A zugeführt wird, und einen Signalzustand
eines zweiten Signals S2, das dem zweiten Eingangsanschluss 36B zugeführt wird,
zu erfassen.
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Das
erste Eingangssignal S1 und das zweite Eingangssignal S2 haben ein
hohes Niveau, das so ausgewählt
wird, dass es eine Nennspannung der ersten Magnetspule 24A und
der zweiten Magnetspule 24B ist (bspw. 24 Volt). Das erste
Eingangssignal S1 und das zweite Eingangssignal S2 haben ein niedriges
Niveau, das bspw. so ausgewählt
wird, dass es 0 Volt ist. Daher erfüllen die erste Signalleitung 32A und
die zweite Signalleitung 32B eine Doppelfunktion als Stromleitungen
für die
erste Magnetspule 24A bzw. die zweite Magnetspule 24B.
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Die
Detektionsschaltung 58 umfasst zwei npn-Transistoren, nämlich einen
ersten Transistor 60a und einen zweiten Transistor 60b,
die jeweilige gemeinsam angeschlossene Emitter-Anschlüsse aufweisen.
Der erste Eingangsanschluss 36A ist an den Basisanschluss
des ersten Transistors 60a angeschlossen, und der zweite
Eingangsanschluss 36B ist an den Basisanschluss des zweiten
Transistors 60b angeschlossen. Der gemeinsame Emitter-Anschluss
ist an den Referenzanschluss 44 angeschlossen. Ein zweiter
Widerstand 62 ist zwischen dem Kollektoranschluss des ersten
Transistors 60a und der Verbindung 54 der Konstantspannungsschaltung 50 angeschlossen.
Ein dritter Widerstand 64 ist zwischen dem Kollektoranschluss
des zweiten Transistors 60b und der Verbindung 54 der
Konstantspannungsschaltung 50 angeschlossen. Der Kollektoranschluss
des ersten Transistors 60a ist an den ersten Steuereingangsanschluss
Gi1 der Steuerschaltung 34 angeschlossen, während der
Kollektoranschluss des zweiten Transistors 60b an den zweiten
Steuereingangsanschluss Gi2 der Steuerschaltung 34 angeschlossen
ist.
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Ist
das dem ersten Eingangsanschluss 36A zugeführte erste
Eingangssignal S1 auf einem hohen Niveau und ist das dem zweiten
Eingangsanschluss 36B zugeführte zweite Eingangssignal
S2 auf einem niedrigen Niveau, so ist, da der erste Transistor 60a eingeschaltet
und der zweite Transistor 60b ausgeschaltet ist, in diesem
Fall die auf den ersten Steuereingangsanschluss Gi1 der Steuerschaltung 34 aufgebrachte
erste Eingangsspannung V1 auf einem niedrigen Niveau (bspw. 0 Volt)
und die auf den zweiten Steuereingangsanschluss Gi2 der Steuerschaltung 34 aufgebrachte
zweite Eingangsspannung V2 ist auf einem hohen Niveau (bspw. 5 Volt).
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Ist
dagegen das erste Eingangssignal S1 auf einem niedrigen Niveau und
das zweite Eingangssignal S2 auf einem hohen Niveau, so ist, da
der erste Transistor 60a ausgeschaltet und der zweite Transistor 60b eingeschaltet
ist, in diesem Fall die dem ersten Steuereingangsanschluss Gi1 zugeführte erste Eingangsspannung
V1 auf einem hohen Niveau, und die dem zweiten Steuereingangsanschluss
Gi2 zugeführte
zweite Eingangsspannung V2 ist auf einem hohen Niveau.
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Sind
sowohl das erste Eingangssignal S1 als auch das zweite Eingangssignal
S2 auf einem niedrigen Niveau, so sind sowohl der erste Transistor 60a als
auch der zweite Transistor 60b ausgeschaltet. Sowohl die
auf den ersten Steuereingangsanschluss Gi1 aufgebrachte erste Eingangsspannung
V1 als auch die auf den zweiten Steuereingangsanschluss Gi2 aufgebrachte
zweite Eingangsspannung V2 sind auf einem hohen Niveau.
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Sind
dagegen sowohl das erste Eingangssignal S1 als auch das zweite Eingangssignal
S2 auf einem hohen Niveau, so sind, da sowohl der erste Transistor 60a als
auch der zweite Transistor 60b eingeschaltet sind, sowohl
die erste Eingangsspannung V1 als auch die zweite Eingangsspannung
V2 auf einem niedrigen Niveau.
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Ein
Programmschalter 66 ist parallel zu der Zener-Diode 48 der
Konstantspannungsschaltung 50 angeschlossen. Der Programmschalter 66 dient
der Auswahl eines von drei Programmen, die in einem Speicher, bspw.
einem Flash-Speicher oder dgl., der in der Steuerschaltung 34 aufgenommen
ist, gespeichert sind. In 2 umfasst
der Programmschalter 66 entweder einen vierten Widerstand 68,
der zwischen dem zugewiesenen Anschluss Gc der Steuerschaltung 34 und
der Verbindung 54 der Konstantspannungsschaltung 50 angeschlossen
ist, oder einen fünften
Widerstand 70, der zwischen dem zugewiesenen Anschluss
Gc der Steuerschaltung 34 und dem Referenzanschluss 44 angeschlossen
ist, um eines der beiden Programme auszuwählen.
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Eine Überspannung
absorbierende erste Diode 72 ist parallel zu der ersten
Magnetspule 24A angeschlossen. Eine Überspannung absorbierende zweite
Diode 74 ist parallel zu der zweiten Magnetspule 24B angeschlossen.
Rückwärtsströme blockierende
dritte und vierte Dioden 76, 78 sind an der ersten
Signalleitung 32A bzw. der zweiten Signalleitung 32B angeschlossen.
Eine Rückwärtsstrom
blockierende fünfte
Diode 80 ist zwischen dem ersten Eingangsanschluss 36A und
dem ersten Widerstand 46 angeschlossen, während eine
Rückwärtsstrom
blockierende sechste Diode 82 zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 36B und
dem ersten Widerstand 46 angeschlossen ist.
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Mit
Bezug auf 3 werden nachfolgend die Schaltungsvorgänge der
Elektromagnetventilsteuerung 10 erläutert.
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Wie
in 3 gezeigt ist, umfasst ein Programm, das durch
die Zentraleinheit der Steuerschaltung 34 abgearbeitet
wird, ein Erfassungsmittel 84, ein Programmauswahlmittel 86 und
ein Programmsteuermittel 88.
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Das
Erfassungsmittel 84 gibt ein internes Unterbrechersignal
Sw aus, wenn sich die erste Eingangsspannung V1 und/oder die zweite
Eingangsspannung V2 an dem ersten Steuereingangsanschluss Gi1 und/oder
dem zweiten Steuereingangsanschluss Gi2 ändert.
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Das
Programmauswahlmittel 86 wählt und führt eines einer Mehrzahl von
Programmen aus, nämlich
erste bis dritte Programme 92a, 92b, 92c, die
in einem Speicher 90 in der Steuerschaltung 34 gespeichert
sind. Insbesondere wählt
und führt
das Programmauswahlmittel 86 auf der Basis des internen
Unterbrechersignals Sw von dem Erfassungsmittel 84 ein
Programm in Abhängigkeit
von einer Kombination von Attributen (Spannungsniveaus) der ersten
Eingangsspannung V1 und der zweiten Eingangsspannung V2 aus, die
dem ersten Steuereingangsanschluss G1 bzw. dem zweiten Steuereingangsanschluss
G2 zugeführt
werden, und der Spannung Vc, die dem zugewiesenen Anschluss Gc zugeführt wird.
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Wenn
das Programmsteuermittel 88 von dem Erfassungsmittel 84 mit
dem internen Unterbrechersignal Sw versorgt wird, so gibt, wenn
das Programm gerade ausgeführt
wird, das Programmsteuermittel 88 ein Endeanforderungssignal
Ss aus, um das gerade ausgeführte
Programm zu beenden.
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Betriebsdetails
für die
Auswahl, Ausführung und
Beendigung von Programmen werden nachfolgend mit Bezug auf die 2 bis 8 beschrieben.
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Sind
sowohl die erste Eingangsspannung V1 als auch die zweite Eingangsspannung
V2 auf einem hohen Niveau, d. h. wenn sowohl das erste Eingangssignal
S1 als auch das zweite Eingangssignal S2 auf einem niedrigen Niveau
sind, bspw. wenn die Steuerschaltung 34 zum ersten Mal
aktiviert ist oder zu einer in 4 gezeigten
Zeit t0, so wählt
das Programmauswahlmittel 86 das erste Programm 92a, das
in dem Speicher 90 gespeichert ist, aus und führt es aus.
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Die
Verarbeitungssequenz (Prozesssequenz) des ersten Programms 92a wird
nachfolgend mit Bezug auf 5 erläutert. In
Schritt S1 von 5 wird der Steuerausgangsanschluss
Go so gesteuert, dass er auf einem niedrigen Poten tial ist, d. h.
dem Erdungspotential Vss. Bspw. wird ein Schalter in Form eines
internen Transistors, dessen Kollektoranschluss mit dem Steuerausgangsanschluss
Go verbunden ist, eingeschaltet, so dass der Steuerausgangsanschluss
Go auf ein niedriges Potential gebracht wird.
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Da
der Steuerausgangsanschluss Go auf das niedrige Potential gebracht
wird, bleibt der Schalter 30 ausgeschaltet, wodurch die
erste Magnetspule 24A und die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet bleiben.
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Anschließend wird
in Schritt S2 bestimmt, ob eine Endeanforderung zur Beendigung des
ersten Programms 92a vorliegt oder nicht, indem überprüft wird,
ob ein Endeanforderungssignal Ss von dem Programmsteuermittel 88 eingegeben
wurde. Wurde eine Endeanforderung zur Beendigung des ersten Programms
nicht eingegeben, so kehrt die Steuerung zu Schritt S1 zurück, so dass
die erste Magnetspule 24A und die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet
bleiben.
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Wenn
die Niveaus der ersten Eingangsspannung V1 und der zweiten Eingangsspannung
V2 geändert
werden, bspw. an der Zeit t1 oder der Zeit t4 in 4,
so gibt das Programmsteuermittel 88 ein Endeanforderungssignal
Ss aus, wodurch die Beendigung des ersten Programms 92a durchgeführt wird.
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Ist
dann die erste Eingangsspannung V1 auf einem niedrigen Niveau und
die zweite Ausgangsspannung V2 auf einem hohen Niveau, d. h. wenn das
erste Eingangssignal S1 auf einem hohen Niveau ist und das zweite
Eingangssignal auf einem niedrigen Niveau ist, und ist auch der
zugewiesene Anschluss Gc auf einem hohen Niveau, d. h. wenn der
vierte Widerstand 68 angeschlossen ist, bspw. an der Zeit
t1 in 4, oder wenn die erste Eingangsspannung V1 auf
einem hohen Niveau ist und die zweite Eingangsspannung V2 auf einem
niedrigen Niveau ist, d. h. wenn das erste Eingangssignal S1 auf
einem niedrigen Niveau ist und das zweite Eingangssignal S2 auf
einem hohen Niveau ist, und auch wenn der zugewiesene Anschluss
Gc auf einem hohen Niveau ist, bspw. zu der Zeit t2 in 4,
so wählt
das Programmauswahlmittel 86 das in dem Speicher 90 gespeicherte
zweite Programm 92b aus und führt dieses aus.
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Eine
Prozesssequenz des zweiten Programms 92b wird nachfolgend
mit Bezug auf 6 beschrieben.
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Das
zweite Programm 92b, wie es in 4 gezeigt
ist, dient der Zufuhr einer Nennspannung und einer reduzierten Spannung
während
einer Zyklusperiode Ts. Insbesondere schaltet das zweite Programm 92b den
Schalter 30 während
einer Zyklusperiode Ts, die einem Zeitraum zugeordnet ist, in dem eine
Magnetspule (d. h. die erste Magnetspule 24A oder die zweite
Magnetspule 24B) ausgewählt
ist, ein und aus.
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Zuerst
wird ein Nennspannungszufuhrmodus durchgeführt. In dem Nennspannungszufuhrmodus
wird der Steuerausgangsanschluss Go in dem in 6 gezeigten
Schritt S101 so gesteuert, dass er eine hohe Impedanz aufweist.
Bspw. wird ein Schalter in Form eines internen Transistors, dessen
Kollektoranschluss mit dem Steuerausgangsanschluss Go verbunden
ist, ausgeschaltet, um den Steuerausgangsanschluss Go auf die hohe
Impedanz zu bringen.
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Da
der Steuerausgangsanschluss Go die hohe Impedanz zeigt, wird der
Schalter 30 eingeschaltet, wodurch die Erregung der ersten
Magnetspule 24A und der zweiten Magnetspule 24B initiiert wird.
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In
Schritt S102 wird festgelegt, ob eine festgelegte erste Zeitdauer
T1 (bspw. 10 ms) verstrichen ist oder nicht. Während des ersten Zeitraumes
T1 bleibt der Steuerausgangsanschluss Go auf der hohen Impedanz.
Der erste Zeitraum T1 wird durch Zählen von Zeitpulsen (nicht
dargestellt) gemessen, die der Steuer schaltung 34 zugeführt werden.
Andere Zeiträume
werden in der gleichen Weise gemessen.
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Außerdem ist
während
des ersten Zeitraums T1 der Schalter 30 eingeschaltet,
um die Nennspannung (das erste Eingangssignal S1 oder das zweite Eingangssignal
S2) der ersten Magnetspule 24A oder der zweiten Magnetspule 24B aufzugeben,
um dadurch entweder die erste Magnetspule 24A oder die
zweite Magnetspule 24B mit der Nennspannung zu erregen.
Während
dieser Zeit wird die erste Magnetspule 24A oder die zweite
Magnetspule 24B mit der Nennspannung bei einem 100 % Arbeitszyklus erregt.
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Der
erste Zeitraum T1 ist auf eine Dauer eingestellt, die lang genug
ist, um das erste bewegliche Element 18A oder das zweite
bewegliche Element 18B innerhalb der ersten Magnetspule 24A oder
der zweiten Magnetspule 24B zu verschieben, während die
Magnetspule mit der Nennspannung erregt ist. Da während des
ersten Zeitraums T1 ein ausreichender Strom zugeführt wird,
um das erste bewegliche Element 18A oder das zweite bewegliche
Element 18B zu verschieben, wird das erste bewegliche Element 18A an
der ersten Position P1 positioniert, oder das zweite bewegliche
Element 18B wird an der zweiten Position P2 positioniert,
während
des ersten Zeitraums T1.
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Wird
in Schritt S102 beurteilt, dass der erste Zeitraum T1 verstrichen
ist, so wird in Schritt S103 der Steuerausgangsanschluss Go so gesteuert,
dass er von einer hohen Impedanz zu einem niedrigen Potential umschaltet.
Der Schalter 30 wird ausgeschaltet, um die Erregung der
ersten Magnetspule 24A oder der zweiten Magnetspule 24B zu
stoppen.
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Anschließend wird
in Schritt S104 überprüft, ob eine
festgelegte AUS-Periode T3 (bspw. 60 μs) verstrichen ist oder nicht.
Während
der AUS-Periode T3 wird der Steueranschluss Go auf dem niedrigen Potential
gehalten.
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Wird
in Schritt S104 beurteilt, dass die AUS-Periode T3 verstrichen ist,
so wird ein nächster reduzierter
Modus durchgeführt.
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In
dem reduzierten Modus wird der Steuerausgangsanschluss Go in Schritt
S105 so gesteuert, dass er von dem niedrigen Potential zu der hohen
Impedanz umschaltet. Der Schalter 30 wird erneut eingeschaltet,
um die Erregung der ersten Magnetspule 24A oder der zweiten
Magnetspule 24B wieder aufzunehmen.
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In
Schritt S106 wird bestimmt, ob eine festgelegte EIN-Periode T4 (bspw.
60 μs) verstrichen
ist oder nicht. Während
der EIN-Periode T4 bleibt der Steueranschluss Go auf der hohen Impedanz.
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Wird
in Schritt S106 beurteilt, dass die EIN-Periode T4 verstrichen ist,
so wird in Schritt S107 der Steuerausgangsanschluss Go so gesteuert,
dass er von der hohen Impedanz wieder zu dem niedrigen Potential
umgeschaltet wird. Der Schalter 30 wird ausgeschaltet,
um die Erregung der ersten Magnetspule 24A oder der zweiten
Magnetspule 24B zu stoppen.
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Anschließend wird
in Schritt S108 bestimmt, ob die festgelegte AUS-Periode T3 (bspw.
60 μs) verstrichen
ist oder nicht. In der AUS-Periode T3 wird der Steueranschluss Go
auf dem niedrigen Potential gehalten.
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Wird
in Schritt S108 beurteilt, dass die AUS-Periode T3 verstrichen ist,
so wird bestimmt, ob eine Endeanforderung zum Abschalten des zweiten Programms
vorliegt, indem in Schritt S109 überprüft wird,
ob von dem Programmsteuermittel 88 ein Endeanforderungssignal
Ss eingegeben wurde oder nicht. Wurde eine Endeanforderung zum Abschalten
des zweiten Programms nicht eingegeben, so geht die Steuerung zurück zu Schritt
S105, und der reduzierte Modus wird wiederholt.
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Wenn
die Niveaus der ersten Eingangsspannung V1 und der zweiten Eingangsspannung
V2 geändert
werden, bspw. zur Zeit t2 oder zur Zeit t3 oder zur Zeit t5 in 4,
so gibt das Programmsteuermittel 88 ein Endeanforderungssignal
Ss aus, um das gerade ausgeführte
zweite Programm 92b zu beenden.
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Ist
dann die erste Eingangsspannung V1 auf einem niedrigen Niveau und
die zweite Eingangsspannung V2 auf einem hohen Niveau, d. h. dass
das erste Eingangssignal S1 auf einem hohen Niveau ist und das zweite
Eingangssignal S2 auf einem niedrigen Niveau ist, und ist auch der
zugewiesene Anschluss Gc auf einem niedrigen Niveau, d. h. wenn der
fünfte
Widerstand 70 angeschlossen ist, bspw. zur Zeit t11 in 7,
oder ist die erste Eingangsspannung V1 auf einem hohen Niveau und
die zweite Eingangsspannung V2 auf einem niedrigen Niveau, d. h. wenn
das erste Eingangssignal S1 auf einem niedrigen Niveau ist und das
zweite Eingangssignal S2 auf einem hohen Niveau ist, und ist auch
der zugewiesene Anschluss Gc auf einem niedrigen Niveau, bspw. zur
Zeit t12 in 7, so wählt das Programmauswahlmittel 86 das
in dem Speicher 90 gespeicherte dritte Programm 92c aus
und führt
dieses aus.
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Eine
Prozesssequenz des dritten Programms wird nachfolgend mit Bezug
auf 8 erläutert.
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Wie
in 7 gezeigt ist, dient das dritte Programm 92c der
Zufuhr einer Nennspannung und einer reduzierten Spannung in einer
Zyklusperiode Ts. Insbesondere schaltet das dritte Programm 92c den Schalter 30 in
zwei oder mehr Zyklusperioden Ts ein oder aus, die einem Zeitraum
zugeordnet sind, in dem eine Magnetspule, d. h. die erste Magnetspule 24A oder
die zweite Magnetspule 24B, ausgewählt ist.
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Zuerst
wird ein Nennspannungszufuhrmodus durchgeführt. Während des Nennspannungszufuhrmodus
wird in dem in 8 gezeigten Schritt S201 der
Steuerausgangsanschluss Go so gesteuert, dass er eine hohe Impedanz
aufweist.
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Da
der Steuerausgangsanschluss Go eine hohe Impedanz aufweist, wird
der Schalter 30 eingeschaltet, wodurch die Erregung der
ersten Magnetspule 24A und der zweiten Magnetspule 24B initiiert wird.
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In
Schritt S202 wird bestimmt, ob ein festgelegter erster Zeitraum
(bspw. 10 ms) verstrichen ist oder nicht. In dem ersten Zeitraum
T1 bleibt der Steuerausgangsanschluss Go auf der hohen Impedanz.
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In
dem ersten Zeitraum T1 wird der Schalter 30 eingeschaltet,
wodurch die Nennspannung auf die erste Magnetspule 24A oder
die zweite Magnetspule 24B aufgebracht wird, um die erste
Magnetspule 24A oder die zweite Magnetspule 24B mit
der Nennspannung zu erregen. Während
dieser Zeit wird die erste Magnetspule 24A oder die zweite
Magnetspule 24B mit der Nennspannung bei einem 100 % Arbeitszyklus
erregt.
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Wird
in Schritt S202 beurteilt, dass der erste Zeitraum T1 verstrichen
ist, so wird in Schritt S203 der Steuerausgangsanschluss Go so gesteuert,
dass er von der hohen Impedanz zu einem niedrigen Potential umgeschaltet
wird. Der Schalter 30 wird ausgeschaltet, um die Erregung
der ersten Magnetspule 24A oder der zweiten Magnetspule 24B zu
stoppen.
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Anschließend wird
in Schritt S204 bestimmt, ob eine festgelegte AUS-Periode T3 (bspw.
60 μs) verstrichen
ist oder nicht. Während
der AUS-Periode T3 wird der Steueranschluss Go auf dem niedrigen Potential
gehalten.
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Wird
in Schritt S204 beurteilt, dass die AUS-Periode T3 verstrichen ist,
so wird als nächstes ein
reduzierter Modus durchgeführt.
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In
dem reduzierten Modus wird in Schritt S205 die Zahl n, die für die Zahl
intermittierender Pulse während
einer zweiten Periode T2 steht, auf 0 initialisiert. Anschließend wird
in Schritt S206 der Steuerausgangsanschluss Go so gesteuert, dass
er von dem niedrigen Potential zu der hohen Impedanz umschaltet.
Der Schalter 30 wird wieder eingeschaltet, wodurch die
Erregung der ersten Magnetspule 24A oder der zweiten Magnetspule 24B wieder
aufgenommen wird.
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In
Schritt S207 wird bestimmt, ob eine festgelegte EIN-Periode T4 (bspw.
60 μs) verstrichen
ist oder nicht. Während
der EIN-Periode T4 bleibt der Steueranschluss Go auf der hohen Impedanz.
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Wenn
in Schritt S207 beurteilt wird, dass die EIN-Periode T4 verstrichen
ist, so wird der Steuerausgangsanschluss Go in Schritt S208 so gesteuert, dass
er wieder von der hohen Impedanz zu dem niedrigen Potential umschaltet.
Der Schalter 30 wird ausgeschaltet, um die Erregung der
ersten Magnetspule 24A oder der zweiten Magnetspule 24B zu stoppen.
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Anschließend wird
in Schritt S209 bestimmt, ob die festgelegte AUS-Periode T3 (bspw.
60 μs) verstrichen
ist oder nicht. In der AUS-Periode T3 wird der Steueranschluss Go
auf dem niedrigen Potential gehalten.
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Wird
in Schritt S209 beurteilt, dass die AUS-Periode T3 verstrichen ist,
so wird in Schritt S210 bestimmt, ob eine Endeanforderung zum Abschalten
des dritten Programms 92c vorliegt oder nicht, indem überprüft wird,
ob ein Endeanforderungssignal Ss von dem Programmsteuermittel 88 eingegeben
wurde. Wurde eine Endeanforderung zum Abschalten des dritten Programms
nicht eingege ben, so wird in Schritt S211 die Zahl n um + 1 inkrementiert.
Anschließend
wird in Schritt S212 bestimmt, ob die Zahl n gleich oder größer ist
als eine festgelegte Zahl N (bspw. 256), die für die Zahl der intermittierenden
Pulse während
der zweiten Periode T2 steht.
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Die
festgelegte Zahl N, d. h. die Zahl der intermittierenden Pulse während der
zweiten Periode T2, wird in Abhängigkeit
von den Spezifikationen der Elektromagnetventilsteuerung 10 ausgewählt. Vorzugsweise
sollte die festgelegte Zahl N in Beziehung zu der Betätigung einer
Fluiddruckvorrichtung, bspw. einem Zylinder oder dgl., die mit dem
Elektromagnetventil 12 verbunden ist, festgelegt werden.
Insbesondere ist die Fluiddruckvorrichtung eine Vorrichtung zum
Verändern
von Fluiddurchgängen
auf der Basis der Verschiebungsbewegungen der ersten und zweiten
beweglichen Elemente 18A, 18B des Elektromagnetventils 12.
Die festgelegte Zahl N, d. h. die Zahl intermittierender Pulse während der
zweiten Periode T2, sollte so festgelegt werden, dass eine Zeitdauer eines
Zyklus (Zyklusperiode Ts), die die erste Periode T1 und die zweite
Periode T2 umfasst, kürzer
ist als eine Zeitdauer, die erforderlich ist, damit die Fluiddruckvorrichtung
die Änderung
der Fluiddurchgänge beginnt,
wobei ab dem Zeitpunkt gemessen wird, ab dem die ersten und zweiten
beweglichen Elemente 18A, 18B verschoben werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform
beträgt
die Pulsperiode der intermittierenden Pulse während der zweiten Periode T2 etwa
120 μm,
und die Zahl der intermittierenden Pulse ist 256.
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Wird
in Schritt S212 beurteilt, dass die Zahl n nicht gleich oder größer ist
als die festgelegte Zahl N, so kehrt die Steuerung zu Schritt S206
zurück
und der reduzierte Modus wird wiederholt. Die Schritte S206 bis
S211 werden wiederholt, um 256 intermittierende Pulse während der
zweiten Periode T2 zu erzeugen.
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Wird
in Schritt S212 beurteilt, dass die Zahl n gleich oder größer der
festgelegten Zahl N ist, so kehrt die Steuerung zu Schritt S201
zurück,
um den Nennmodus und den reduzierten Modus zu wiederholen.
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Wenn
die Niveaus der ersten Eingangsspannung V1 und der zweiten Eingangsspannung
V2 geändert
werden, bspw. zu der Zeit t12 oder der Zeit t13 oder der Zeit t15
in 7, so gibt das Programmsteuermittel 88 ein
Endeanforderungssignal Ss aus, wodurch das gerade ausgeführte dritte
Programm 92c abgeschaltet wird.
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Sind
sowohl die erste Eingangsspannung V1 als auch die zweite Eingangsspannung
V2 auf einem niedrigen Niveau, d. h. wenn sowohl das erste Eingangssignal
S1 als auch das zweite Eingangssignal S2 auf einem hohen Niveau
sind, bspw. zu einer Zeit t3 in 4 oder zu
einer Zeit t13 in 7, so wählt das Programmauswahlmittel 86 das
in dem Speicher 90 gespeicherte erste Programm 92a aus
und führt dieses
aus. Die Operationen des ersten Programms 92a wurden bereits
oben im Detail beschrieben, so dass hierauf nicht noch einmal einzugehen
ist.
-
Mit
Bezug auf die 4 und 7 werden nachfolgend
die Prozessoperationen der Magnetventilsteuerung 10 erläutert.
-
Zunächst wird
angenommen, dass der Programmschalter 66 den vierten Widerstand 68,
der zwischen dem zugewiesenen Widerstand Gc der Steuerschaltung 34 und
der Verbindung 54 der Konstantspannungsschaltung 50 angeschlossen
ist, umfasst, wobei eine Spannung mit hohem Niveau auf den zugewiesenen
Anschluss Gc der Steuerschaltung 34 aufgebracht wird.
-
Sind
sowohl das erste Eingangssignal S1 als auch das zweite Eingangssignal
S2 auf einem niedrigen Niveau, bspw. wenn die Steuerschaltung 34 ursprüng lich aktiviert
wird oder zu der Zeit t0 in 4, so wählt das
Programmauswahlmittel 86 das in dem Speicher 90 gespeicherte
erste Programm 92a aus und führt dieses aus, da die erste
Eingangsspannung V1 mit hohem Niveau auf den ersten Steuereingangsanschluss
Gi1 aufgebracht wird und da die zweite Eingangsspannung V2 mit hohem
Niveau auf den zweiten Steuereingangsanschluss Gi2 aufgebracht wird.
Wenn das erste Programm 92a ausgeführt wird, werden sowohl die
erste Magnetspule 24A als auch die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet.
-
Wenn
das erste Eingangssignal S1 ein hohes Niveau erreicht (zur Zeit
t1), so ändert
sich die erste Eingangsspannung V1, die auf den ersten Steuereingangsanschluss
Gi1 aufgebracht wird, zu einem niedrigen Niveau. Die Programmauswahlmittel 86 beenden
das erste Programm 92a, das ausgeführt wird, und wählen das
zweite Programm 92b aus und führen dieses aus. Wenn das zweite
Programm 92b ausgeführt
wird, wird der ersten Magnetspule 24A während eines Zyklus für eine Periode,
während der
das erste Eingangssignal S1 auf einem hohen Niveau ist, eine Nennspannung
und eine reduzierte Spannung zugeführt.
-
Wenn
das Niveau des ersten Eingangssignals S1 absinkt und das Niveau
des zweiten Eingangssignals S2 ansteigt (zur Zeit t2), so ändert sich die
erste Eingangsspannung V1 zu einem hohen Niveau und die zweite Eingangsspannung
V2 ändert sich
zu einem niedrigen Niveau. Daher beendet das Programmauswahlmittel 86 das
gerade ausgeführte zweite
Programm 92b und wählt
das zweite Programm 92b erneut aus, um dieses auszuführen. Wenn
das zweite Programm 92b ausgeführt wird, wird der zweiten
Magnetspule 24B während
eines Zyklus für
einen Zeitraum, während
dessen das zweite Eingangssignal S2 auf einem hohen Niveau ist, eine
Nennspannung und eine reduzierte Spannung zugeführt.
-
Wenn
das erste Eingangssignal S1 ein hohes Niveau erreicht (zur Zeit
t3), sinkt das Niveau der ersten Eingangsspannung V1. Das Programmauswahlmittel 86 beendet
das zweite Programm 92b, das gerade ausgeführt wird,
und wählt
das erste Programm 92a aus, um dieses auszuführen. Wenn
das erste Programm 92a ausgeführt wird, werden sowohl die
erste Magnetspule 24A als auch die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet.
-
Wenn
das zweite Eingangssignal S2 ein niedriges Niveau erreicht (zur
Zeit t4), steigt das Niveau der zweiten Eingangsspannung V2. Das
Programmauswahlmittel 86 beendet das erste Programm 92a,
das gerade ausgeführt
wird, und wählt das
zweite Programm 92b, um dieses auszuführen. Wenn das zweite Programm 92b ausgeführt wird, wird
der ersten Magnetspule 24A während eines Zyklus, für eine Periode,
während
der das erste Eingangssignal S1 ein hohes Niveau aufweist, eine Nennspannung
und eine reduzierte Spannung zugeführt.
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Wenn
das Niveau des ersten Eingangssignals S1 absinkt (zur Zeit t5),
steigt das Niveau der ersten Eingangsspannung V1. Das Programmauswahlmittel 86 beendet
das zweite Programm 92b, das gerade ausgeführt wird,
und wählt
das erste Programm 92a, um dieses auszuführen. Wenn
das erste Programm 92a ausgeführt wird, werden sowohl die erste
Magnetspule 24A als auch die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet.
-
Es
soll nun angenommen werden, dass der Programmschalter 66 den
fünften
Widerstand 70 aufweist, der zwischen dem zugewiesenen Anschluss Gc
der Steuerschaltung 34 und dem Referenzanschluss 44 angeschlossen
ist, um eine Spannung mit niedrigem Niveau auf den zugewiesenen
Anschluss Gc der Steuerschaltung 34 aufzubringen.
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Sind
sowohl das erste Eingangssignal S1 als auch das zweite Eingangssignal
S2 auf einem niedrigen Niveau, bspw. wenn die Steuerschaltung 34 ursprünglich aktiviert
wird oder zu einer Zeit t10 in 7, so wählt das
Programmauswahlmittel 86 das erste Programm 92a,
das in dem Speicher 90 gespeichert ist, aus und führt dieses
aus, da die erste Eingangsspannung V1 mit hohem Niveau auf den ersten Steuereingangsanschluss
Gi1 aufgebracht wird und da die zweite Eingangsspannung V2 mit hohem
Niveau auf den zweiten Steuereingangsanschluss Gi2 aufgebracht wird.
Wenn das erste Programm 92a ausgeführt wird, werden sowohl die
erste Magnetspule 24A als auch die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet.
-
Wenn
das erste Eingangssignal S1 ein hohes Niveau erreicht (zur Zeit
t11), ändert
sich die erste Eingangsspannung V1, die auf den ersten Steuereingangsanschluss
Gi1 aufgebracht wird, zu einem niedrigen Niveau. Das Programmauswahlmittel 86 beendet
das erste Programm 92a, das gerade ausgeführt wird
und wählt
das dritte Programm 92c aus, um dieses auszuführen. Wenn
das dritte Programm 92c ausgeführt wird, wird der ersten Magnetspule 24A während zweier
oder mehr Zyklen für
eine Periode, während
der das erste Eingangssignal S1 auf einem hohen Niveau ist, eine
Nennspannung und eine reduzierte Spannung zugeführt.
-
Wenn
das erste Eingangssignal S1 ein niedriges Niveau erreicht und das
zweite Eingangssignal S2 ein hohes Niveau erreicht (zur Zeit t12), ändert sich
die erste Eingangsspannung V1 zu einem hohen Niveau, und die zweite
Eingangsspannung V2 ändert sich
zu einem niedrigen Niveau. Daher beendet das Programmauswahlmittel 86 das
dritte Programm 92c, das gerade ausgeführt wird, und wählt das
dritte Programm 92c erneut aus, um dieses auszuführen. Wenn
das dritte Programm 92c ausgeführt wird, wird der zweiten
Magnetspule 24B während
zweier oder mehr Zyklen für
eine Periode, während
der das zweite Ein gangssignal S2 auf einem hohen Niveau ist, eine
Nennspannung und eine reduzierte Spannung zugeführt.
-
Wenn
das erste Eingangssignal S1 ein hohes Niveau erreicht (zur Zeit
t13), sinkt das Niveau der ersten Eingangsspannung V1. Das Programmauswahlmittel 86 beendet
das dritte Programm 92c, das gerade ausgeführt wird,
und wählt
das erste Programm 92a aus, um dieses auszuführen. Wenn
das erste Programm 92a ausgeführt wird, werden sowohl die
erste Magnetspule 24A als auch die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet.
-
Wenn
das Niveau des zweiten Eingangssignals S2 absinkt (zur Zeit t14),
steigt das Niveau der zweiten Eingangsspannung V2. Das Programmauswahlmittel 86 beendet
das erste Programm 92a, das gerade ausgeführt wird
und wählt
das dritte Programm 92c, um dieses auszuführen. Wenn
das dritte Programm 92c ausgeführt wird, wird der ersten Magnetspule 24A während zweier
oder mehrerer Zyklen für
einen Zeitraum, während
dessen das erste Eingangssignal S1 auf einem hohen Niveau ist, eine Nennspannung
und eine reduzierte Spannung zugeführt.
-
Wenn
das Niveau des ersten Eingangssignals S1 absinkt (zur Zeit t15),
steigt das Niveau der ersten Eingangsspannung V1. Das Programmauswahlmittel 86 beendet
das dritte Programm 92c, das gerade ausgeführt wird,
und wählt
das erste Programm 92a aus, um dieses auszuführen. Wenn
das erste Programm 92a ausgeführt wird, werden sowohl die
erste Magnetspule 24A als auch die zweite Magnetspule 24B abgeschaltet.
-
Bei
der Elektromagnetventilsteuerung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
sind die erste Signalleitung 32A und die zweite Signalleitung 32B mit
einem Ende 38a der ersten Magnetspule 24A bzw.
einem Ende 38b der zweiten Magnetspule 24B verbunden,
während
das andere Ende 40a der ersten Mag netspule 24A und
das andere Ende 40b der zweiten Magnetspule 24B gemeinsam
an den Schalter 30 angeschlossen sind. Wenigstens eine
der ersten und zweiten Magnetspulen 24A, 24B,
die Signalzuständen
des ersten Eingangssignals S1 und des zweiten Eingangssignals S2
entspricht, welche der ersten Signalleitung 32A bzw. der
zweiten Signalleitung 32B zugeführt werden, wird ausgewählt. Der Schalter 30 wird
ein- und ausgeschaltet, um die ausgewählte Magnetspule 24A oder 24B zu
steuern. Das als Doppel-Elektromagnetventil bezeichnete Elektromagnetventil 12 mit
der ersten Magnetspule 24A und der zweiten Magnetspule 24B kann
verkleinert und so gestaltet werden, dass ein verringerter Raum
zur Installation der Steuerschaltung vorgesehen wird, und kann preiswerter
hergestellt werden.
-
Auch
wenn die erste Magnetspule 24A und die zweite Magnetspule 24B in
Abhängigkeit
von den Signalzuständen
des ersten Eingangssignals S1 und des zweiten Eingangssignals S2
gleichzeitig ausgewählt
wurden, wird der Schalter 30 abgeschaltet. Daher wird ein
gleichzeitiges Einschalten der ersten Magnetspule 24A und
der zweiten Magnetspule 24B verhindert, wodurch das Elektromagnetventil 12 zuverlässiger arbeiten
kann.
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Die
Steuerschaltung 34 schaltet den Schalter 30 ein
und aus, um die ausgewählte
Magnetspule in dem Nennmodus und anschließend in dem reduzierten Modus
zu erregen. Wenn das zweite Programm 92b ausgewählt ist,
werden sowohl der Nennmodus als auch der reduzierte Modus in einem
Zyklus für
einen Zeitraum durchgeführt,
in dem eine Magnetspule ausgewählt
ist. Dementsprechend werden die Betriebskosten des Elektromagnetventils 12 wirksam
gesenkt.
-
Wenn
das dritte Programm 92c ausgewählt ist, werden der Nennmodus
und der reduzierte Modus wiederholt während zweier oder mehr Zyklen durchgeführt. Dementsprechend
werden die Betriebskosten des Elektromagnetventils 12 wirksam gesenkt,
wobei zusätzlich
die beweglichen Elemente zuverlässig
an ihrer Position gehalten werden, auch wenn von außen während eines
Zeitraums, in dem eine Magnetspule ausgewählt ist, ein Stoß auf das Elektromagnetventil 12 ausgeübt wird.
Insbesondere werden die beweglichen Elemente auch dann zuverlässig an
ihrer Position gehalten, wenn das Elektromagnetventil 12 in
dem reduzierten Modus betrieben wird. Die beweglichen Elemente werden
auch dann an ihrer Position gehalten, wenn während des Betriebs des Elektromagnetventils 12 von
außen
ein Stoß auf
dieses ausgeübt
wird.
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Die
Summe (Zyklusperiode Ts) der ersten Periode T1 für den Nennmodus und der zweiten
Periode T2 für
den reduzierten Modus kann so festgelegt werden, dass sie kürzer ist
als ein Zeitraum, der erforderlich ist, damit die Fluiddruckvorrichtung
die Änderung
der Fluiddurchgänge
beginnt, wobei von dem Zeitpunkt gemessen wird, ab dem die ersten und
zweiten beweglichen Elemente 18A, 18B verschoben
werden. Bei einer so festgelegten Zyklusperiode Ts wird auch dann,
wenn das Elektromagnetventil 12 während der zweiten Periode T2
für den
reduzierten Modus einen Stoß von
außen
erfährt,
der Nennmodus immer noch durchgeführt, bevor die Fluiddurchgänge der
Fluiddruckvorrichtung geändert werden,
so dass die Fluiddruckvorrichtung daran gehindert wird, unerwartete
Fluiddurchgangsänderungen
vorzunehmen.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
eines einer Vielzahl von vorbereiteten Betriebsmustern (das zweite
Programm 92b und das dritte Programm 92c), die
einem Eingangszustand an dem zugewiesenen Anschluss Gc der Steuerschaltung 34 entsprechen,
ausgewählt,
wodurch der Schalter 30 auf der Basis des ausgewählten Betriebsmusters
ein- und ausgeschaltet wird. Solche Betriebsmuster können in
Abhängigkeit
von den Erfordernissen bei der Benutzung des Elektromagnetventils 12,
bspw. einem Ort, an dem das installierte Elektromagnetventil 12 sehr
zuverlässig
arbeiten muss, oder einem Ort, an dem das installierte Elektromagnetventil 12 nicht so
zuverlässig
arbeiten muss, festgelegt werden. Dementsprechend kann das Elektromagnetventil 12 mit
der ersten Magnetspule 24A und der zweiten Magnetspule 24B sehr
vielseitig eingesetzt werden.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
sind die erste Periode T1 für
den Nennmodus, die zweite Periode T2 für den reduzierten Modus, die
AUS-Periode T3 für
den reduzierten Modus und die EIN-Periode T4 feste Werte, die in
dem zweiten Programm 92b und dem dritten Programm 92c eingestellt
sind.
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Unterschiedliche
Elektromagnetventile 12 neigen jedoch dazu, stark variierende
magnetische Koerzitivkräfte
zu erzeugen. Wird für
den reduzierten Modus ein konstanter Stromwert festgelegt, so kann das
erste bewegliche Element 18A oder das zweite bewegliche
Element 18B möglicherweise
in dem reduzierten Modus nicht an seiner Position gehalten werden.
Um diese Gefahr auszuschließen,
kann die magnetische Koerzitivkraft des Elektromagnetventils 12 gemessen
werden, ein Haltestromwert zum Halten des ersten beweglichen Elementes 18A oder
des zweiten beweglichen Elements 18B an seiner Position
kann bestimmt werden, und die erste Periode T1 für den Nennmodus, die zweite
Periode T2 für
den reduzierten Modus, die AUS-Periode T3 für den reduzierten Modus und
die EIN-Periode T4 können
jeweils so bestimmt werden, dass sie auf das Elektromagnetventil 12 abgestimmt
sind. Die Perioden können
geändert
werden, indem on-board-Änderungen an
den Programmdaten, die in dem das zweite Programm 92b und
das dritte Programm 92c speichernden Speicher 90,
der ein Flash-Speicher oder dgl. sein kann, gespeichert sind. Da
solche on-board-Programmänderungen
gemacht werden können,
wenn die Elektromagnetventilsteuerung 10 aus der Fabrik versandt
wird, oder sogar nachdem die Elektromagnetventilsteuerung 10 zu
dem Benutzer geliefert wurde, ist eine sehr bequeme Nutzung der
Elektromagnetventilsteuerung 10 möglich.
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Alternativ
kann eine Vielzahl von zweiten Programmen 92b und eine
Vielzahl von dritten Programmen 92c vorbereitet werden,
die unterschiedliche erste Perioden T1 und unterschiedliche zweite Perioden
T2 aufweisen, wobei eine Vielzahl von zugewiesenen Anschlüssen für die Auswahl
eines der zweiten Programme 92b und eines der dritten Programme 92c vorgesehen
ist, die auf das Elektromagnetventil 12 abgestimmt sind.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
umfasst die Erfassungsschaltung 58 zwei npn-Transistoren,
nämlich
den ersten Transistor 60a und den zweiten Transistor 60b,
deren Emitter gemeinsam angeschlossen sind. Die Erfassungsschaltung
kann aber auch Widerstandsspannungsteiler aufweisen, die das erste
Eingangssignal S1 von dem ersten Eingangsanschluss 36A und
das zweite Eingangssignal S2 von dem zweiten Eingangsanschluss 36B direkt auf
den ersten Steuereingangsanschluss Gi1 bzw. den zweiten Steuereingangsanschluss
Gi2 der Steuerschaltung 34 aufbringen. CR-Tiefpassfilter
oder dgl. können
an die Erfassungsschaltung angeschlossen sein, um das Rattern oder
Rauschen, das in dem ersten Eingangssignal S1 und dem zweiten Eingangssignal
S2 auftritt, zu reduzieren.