Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung, insbesondere für die Industrieautomatisierung, umfassend: einen elektrischen Aktor mit einem Stellglied, dessen Stellung durch elektrische Ansteuerung des elektrischen Aktors veränderbar ist, und eine Stellungserfassungseinheit zur Erfassung der Stellung des Stellglieds basierend auf einer mit der Ansteuerung des Aktors im Zusammenhang stehenden, als Wechselsignal vorliegenden, elektrischen Größe, insbesondere einem Strom und/oder einer Spannung.The invention relates to an actuator device, in particular for industrial automation, comprising: an electrical actuator with an actuator, the position of which can be changed by electrical control of the electrical actuator, and a position detection unit for detecting the position of the actuator based on one associated with the control of the actuator standing, as an alternating signal, electrical quantity, in particular a current and / or a voltage.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Aktor um einen elektromagnetischen Aktor mit einer Spule. Durch Bestromung der Spule kann die Stellung des Stellglieds verändert werden. Exemplarisch wird die Spule mit einem Pulsweitenmodulationssignal (nachfolgend: PWM-Signal) beaufschlagt und zweckmäßigerweise wird als die elektrische Größe der Spulenstrom erfasst. Bei einer Stellungsänderung des Stellglieds ändert sich die Induktivität der Spule und damit auch der Spulenstrom. Auf Basis des erfassten Spulenstroms kann folglich die Stellung des Stellglieds ermittelt werden.For example, the actuator is an electromagnetic actuator with a coil. The position of the actuator can be changed by energizing the coil. As an example, a pulse width modulation signal (hereinafter: PWM signal) is applied to the coil and the coil current is expediently recorded as the electrical variable. When the position of the actuator changes, the inductance of the coil changes and thus also the coil current. The position of the actuator can consequently be determined on the basis of the detected coil current.
Durch die genannte Stellungserfassungseinheit ist es insbesondere möglich, die Stellung des Stellglieds allein auf Basis der elektrischen Größe - beispielsweise allein auf Basis des Spulenstroms - zu erfassen. Die Stellungserfassung kann also insbesondere ohne Positionssensorik - also sensorlos - erfolgen.The position detection unit mentioned makes it possible, in particular, to detect the position of the actuator solely on the basis of the electrical variable, for example solely on the basis of the coil current. The position can thus be detected in particular without position sensors - that is to say without sensors.
In der EP 1 911 049 B1 wird die Ansteuerung eines Ventils mit einem PWM-Signal beschrieben. Eine Schaltstellung des Ventils wird auf Basis einer Stromamplitude bestimmt. Die Amplitude wird als Peak-to-Peak-Amplitude, also als Differenz zweier benachbarter Spitzenwerte, bestimmt.In the EP 1 911 049 B1 the control of a valve with a PWM signal is described. A switching position of the valve is determined on the basis of a current amplitude. The amplitude is determined as the peak-to-peak amplitude, that is to say as the difference between two adjacent peak values.
Die gattungsbildende DE 10 2007 048 261 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Ankers eines elektrischen Linearstellerglieds, wobei die Spule mit einem elektrischen Pulsweitenmodulations-Signal angesteuert wird und die Position des Ankers aus dem Verlauf des Spulenstroms ermittelt wird. Eine Spannung wird über eine Periode des Pulsweitenmodulations-Signals auf integriert.The generic DE 10 2007 048 261 A1 describes a method for determining the position of an armature of an electrical linear actuator element, the coil being controlled with an electrical pulse width modulation signal and the position of the armature being determined from the course of the coil current. A voltage is integrated over a period of the pulse width modulation signal.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aktoreinrichtung bereitzustellen, bei der die Stellungserfassung mit einfacherer Hardware und/oder größerer Zuverlässigkeit erfolgen kann.An object of the invention is to provide an actuator device in which the position detection can be carried out with simpler hardware and / or greater reliability.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Aktoreinrichtung gemäß Anspruch 1.The object is achieved by an actuator device according to claim 1.
Demnach erfolgt die Stellungserfassung nicht oder nicht nur auf Basis der Spitzenwerte der elektrischen Größe - wie dies beim zitierten Stand der Technik der Fall ist. Stattdessen fließen bei der Stellungserfassung Signalwerte mit ein, die zwischen zwei Spitzenwerten liegen. Zum einen ist es somit nicht erforderlich, den Spitzenwert der elektrischen Größe bei der Erfassung genau zu treffen; insbesondere ist somit kein spezieller Spitzenwert-Detektor und/oder keine hochauflösende Abtastung der elektrischen Größe erforderlich. Die Stellungserfassung kann somit insbesondere mit einfacherer Hardware durchgeführt werden. Zum anderen kann die Stellungserfassung auf diese Weise auf eine Mehrzahl von Signalwerten gestützt werden, so dass der Einfluss von Rauschanteilen der Signalwerte auf das Ergebnis der Stellungserfassung reduziert werden kann. Gerade die Spitzenwerte, auf deren Basis im Stand der Technik die Stellungserfassung erfolgt, können Störungs- bzw. Rauschbehaftet sein, da es bei den Spitzenwerten in der Regel einen Schaltvorgang gibt, der zu einer Störung, insbesondere einem Rauschen, führen kann. Durch die Berücksichtigung der Signalwerte zwischen den Spitzenwerten kann zweckmäßigerweise ein insgesamt größeres Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzielt werden, so dass insbesondere die Zuverlässigkeit der Stellungserfassung verbessert werden kann.Accordingly, the position detection is not carried out or not only on the basis of the peak values of the electrical variable - as is the case with the cited prior art. Instead, signal values that lie between two peak values are included in the position detection. On the one hand, it is therefore not necessary to exactly hit the peak value of the electrical variable during the detection; in particular, therefore, no special peak value detector and / or no high-resolution scanning of the electrical variable is required. The position detection can thus be carried out in particular with simpler hardware. On the other hand, the position detection can be supported in this way on a plurality of signal values, so that the influence of noise components of the signal values on the result of the position detection can be reduced. The peak values in particular, on the basis of which the position detection is carried out in the prior art, can be subject to interference or noise, since there is generally a switching operation in the case of the peak values, which can lead to a disturbance, in particular noise. By taking the signal values between the peak values into account, an overall larger signal-to-noise ratio can expediently be achieved, so that in particular the reliability of the position detection can be improved.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung betrifft ferner eine Ventileinrichtung umfassend die vorgenannte Aktoreinrichtung sowie ein Ventilglied, wobei das Stellglied als das Ventilglied oder zur Betätigung des Ventilglieds dient.The invention further relates to a valve device comprising the aforementioned actuator device and a valve member, the actuator serving as the valve member or for actuating the valve member.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 7.The invention further relates to a method according to claim 7.
Das Verfahren wird zweckmäßigerweise mittels der beschriebenen Aktoreinrichtung ausgeführt und/oder ist gemäß einer beschriebenen Ausgestaltung der Aktoreinrichtung weitergebildet.The method is expediently carried out by means of the actuator device described and / or is further developed in accordance with a described embodiment of the actuator device.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Figuren exemplarische Details sowie eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Dabei zeigt
- 1 eine exemplarisch als Ventileinrichtung ausgebildete Aktoreinrichtung,
- 2 einen Schaltplan der Aktoreinrichtung, und
- 3 ein Schaubild mit Signalverläufen einer elektrischen Größe.
Exemplary details and an exemplary embodiment are described below with reference to the figures. It shows - 1 an exemplary actuator device designed as a valve device,
- 2nd a circuit diagram of the actuator device, and
- 3rd a diagram with waveforms of an electrical quantity.
Die 1 zeigt eine Ventileinrichtung 20, die eine exemplarische Ausgestaltung einer Aktoreinrichtung 10 darstellt. Alternativ zu der gezeigten Ausgestaltung als Ventileinrichtung 20 kann die Aktoreinrichtung auch anders ausgestaltet sein, z.B. als Antriebseinrichtung, elektromagnetischer Zuganker oder elektromagnetische Bremse. Die Aktoreinrichtung 10 ist vorzugsweise für den Einsatz in der Industrieautomatisierung, insbesondere für die Prozessautomatisierung und/oder Fabrikautomatisierung ausgebildet.The 1 shows a valve device 20th , which is an exemplary embodiment of an actuator device 10th represents. As an alternative to the embodiment shown as a valve device 20th can the Actuator device can also be configured differently, for example as a drive device, electromagnetic tie rod or electromagnetic brake. The actuator device 10th is preferably designed for use in industrial automation, in particular for process automation and / or factory automation.
Die Aktoreinrichtung 10 umfasst einen elektrischen Aktor 1 mit einem Stellglied 3, dessen Stellung durch elektrische Ansteuerung des elektrischen Aktors 1 veränderbar ist. Die Aktoreinrichtung 10 umfasst ferner eine Stellungserfassungseinheit 4 zur Erfassung der Stellung des Stellglieds 3 basierend auf einer mit der Ansteuerung des Aktors 1 im Zusammenhang stehenden, als Wechselsignal vorliegenden, elektrischen Größe, insbesondere einem Strom und/oder einer Spannung.The actuator device 10th includes an electrical actuator 1 with an actuator 3rd , whose position by electrical control of the electrical actuator 1 is changeable. The actuator device 10th further comprises a position detection unit 4th for detecting the position of the actuator 3rd based on one with the control of the actuator 1 related electrical variable, in particular an alternating signal, in particular a current and / or a voltage.
Die Stellungserfassungseinheit 4 ist ausgebildet, Signalwerte der elektrischen Größe zu erfassen, die sich zwischen zwei Spitzenwerten der elektrischen Größe befinden, und die Stellung des Stellglieds 3 unter Berücksichtigung der erfassten Signalwerte zu ermitteln.The position detection unit 4th is designed to detect signal values of the electrical variable, which are between two peak values of the electrical variable, and the position of the actuator 3rd to be determined taking into account the recorded signal values.
Auf diese Weise kann, wie vorstehend bereits erwähnt, die Stellungserfassungseinheit 4 mit einfacherer Hardware bereitgestellt werden und/oder die Zuverlässigkeit der Stellungserfassung erhöht werden.In this way, as already mentioned above, the position detection unit 4th can be provided with simpler hardware and / or the reliability of the position detection can be increased.
Nachfolgend werden weitere exemplarische Details erläutert.Further exemplary details are explained below.
Exemplarisch ist der elektrische Aktor 1 ein elektromagnetischer Aktor mit einer Spule 2. Die elektrische Größe ist exemplarisch eine mit der Spule 2 im Zusammenhang stehende Größe, insbesondere ein Spulenstrom und/oder eine Spannung.The electrical actuator is exemplary 1 an electromagnetic actuator with a coil 2nd . The electrical quantity is exemplarily one with the coil 2nd related variable, in particular a coil current and / or a voltage.
Der elektrische Aktor 1 umfasst exemplarisch einen Magnetkern 5, ein Joch 6 und zweckmäßigerweise ein Federelement 7. Das Stellglied 3 bildet exemplarisch den Magnetanker. Zwischen dem Magnetkern 5 und dem Stellglied 3 ist ein Luftspalt 8 vorhanden.The electrical actuator 1 includes an example of a magnetic core 5 , a yoke 6 and expediently a spring element 7 . The actuator 3rd exemplarily forms the magnetic armature. Between the magnetic core 5 and the actuator 3rd is an air gap 8th available.
Der elektrische Aktor 1 funktioniert auf die bekannte Art und Weise: durch Bestromen der Spule 2 wird ein magnetischer Fluss erzeugt, der durch den aus Magnetkern 5, Luftspalt 8, Magnetanker und Joch 6 gebildeten Magnetkreis geführt wird. Der Magnetkreis ist bestrebt, seinen magnetischen Widerstand zu verringern; folglich entsteht bei Bestromung der Spule 2 eine Kraft, die den Magnetanker hin zu dem Magnetkern 5 drängt, so dass der Luftspalt 8 verkleinert oder komplett geschlossen wird.The electrical actuator 1 works in the known way: by energizing the coil 2nd a magnetic flux is generated by the magnetic core 5 , Air gap 8th , Magnetic armature and yoke 6 formed magnetic circuit is guided. The magnetic circuit strives to reduce its magnetic resistance; consequently arises when the coil is energized 2nd a force that pushes the magnet armature towards the magnet core 5 urges so that the air gap 8th is reduced or completely closed.
Das Stellglied 3 ist ein bewegliches Teil und zweckmäßigerweise beweglich gegenüber dem Magnetkern 5, Joch 6, und Spule 2 gelagert, die vorzugsweise als feststehende Teile ausgebildet sind.The actuator 3rd is a movable part and expediently movable relative to the magnetic core 5 , Yoke 6 , and coil 2nd stored, which are preferably designed as fixed parts.
Das Stellglied 3 lässt sich durch Ansteuerung des Aktors 1 - insbesondere durch Bestromung der Spule 2 - wahlweise in eine erste oder eine zweite Stellung versetzen. In der zweiten Stellung befindet sich das Stellglied 3 näher an dem Magnetkern 5 als in der ersten Stellung. Exemplarisch liegt das Stellglied 3 in der zweiten Stellung an dem Magnetkern 5 an und/oder der Luftspalt 8 ist minimal oder geschlossen. In der ersten Stellung ist der Luftspalt 8 zweckmäßigerweise maximal. Die beiden Stellungen sind zweckmäßigerweise Endlagen des Stellglieds 3 oder befinden sich im Bereich der Endlagen. Die beiden Stellungen können auch als Schaltzustände oder Schaltstellungen bezeichnet werden. Exemplarisch ist das Stellglied 3 entlang eines Bewegungswegs in eine Richtung - in der 1 exemplarisch die x-Richtung - bewegbar. Zweckmäßigerweise stellen die beiden Stellungen die Endlagen in diese Richtung dar.The actuator 3rd can be controlled by controlling the actuator 1 - In particular by energizing the coil 2nd - either in a first or a second position. The actuator is in the second position 3rd closer to the magnetic core 5 than in the first position. The actuator is an example 3rd in the second position on the magnetic core 5 at and / or the air gap 8th is minimal or closed. The air gap is in the first position 8th expediently at most. The two positions are expedient end positions of the actuator 3rd or are in the area of the end positions. The two positions can also be referred to as switching states or switching positions. The actuator is exemplary 3rd along a movement path in one direction - in the 1 exemplary the x-direction - movable. The two positions expediently represent the end positions in this direction.
Exemplarisch dient das Federelement 7 dazu, das Stellglied 3 in die erste Stellung - also in Richtung weg von dem Magnetkern - zu drängen. Das Federelement 7 ist exemplarisch zwischen dem Magnetkern 5 und dem Stellglied 3 angeordnet.The spring element serves as an example 7 the actuator 3rd in the first position - that is, in the direction away from the magnetic core. The spring element 7 is exemplary between the magnetic core 5 and the actuator 3rd arranged.
Wie eingangs erwähnt, zeigt die 1 eine exemplarische Ausgestaltung der Aktoreinrichtung 10 als Ventileinrichtung 20. Das Stellglied 3 dient hier exemplarisch als Ventilglied, um eine fluidische Leitung 28 wahlweise zu unterbrechen/zu schließen oder zu öffnen. Zweckmäßigerweise unterbricht/schließt das Stellglied 3 die fluidische Leitung 28 in der zweiten Stellung und öffnet die fluidische Leitung 28 in der ersten Stellung.As mentioned at the beginning, shows 1 an exemplary embodiment of the actuator device 10th as a valve device 20th . The actuator 3rd serves here as an example as a valve element around a fluidic line 28 optionally interrupt / close or open. The actuator expediently interrupts / closes 3rd the fluidic line 28 in the second position and opens the fluidic line 28 in the first position.
Als Nächstes soll unter Bezugnahme auf die 2 näher auf die Stellungserfassungseinheit 4 eingegangen werden.Next, referring to FIG 2nd closer to the position detection unit 4th To be received.
Die 2 zeigt die Aktoreinrichtung 10 als Schaltbild. Der elektromagentische Aktor 1 wird durch die Induktivität der Spule 2 und eine optionale, parallel zur Spule 2 geschaltete Freilaufdiode 9 repräsentiert. Die Freilaufdiode 9 ist in Sperrrichtung geschaltet.The 2nd shows the actuator device 10th as a circuit diagram. The electromagnetic actuator 1 is determined by the inductance of the coil 2nd and an optional one, parallel to the coil 2nd switched freewheeling diode 9 represents. The freewheeling diode 9 is switched in the reverse direction.
Die Stellungserfassungseinheit 4 ist exemplarisch Teil der Aktoreinrichtung 10. Die Stellungserfassungseinheit 4 dient insbesondere dazu, die elektrische Größe zu detektieren und/oder die Stellung des Stellglieds 3 basierend auf der elektrischen Größe zu erfassen und/oder ein Ansteuersignal und/oder ein Stellungserfassungssignal bereitzustellen.The position detection unit 4th is exemplary part of the actuator device 10th . The position detection unit 4th is used in particular to detect the electrical variable and / or the position of the actuator 3rd to detect based on the electrical quantity and / or to provide a control signal and / or a position detection signal.
Die Stellungserfassungseinheit 4 umfasst exemplarisch eine Steuereinheit 11, beispielsweise einen Mikrocontroller, die ausgebildet ist, die mit der Spule 2 im Zusammenhang stehende elektrische Größe zu erfassen. Zweckmäßigerweise werden Strom und/oder Spannung gemessen und von der Steuereinheit 11 ausgewertet. Vorzugsweise wird als die elektrische Größe ein Spulenstrom I erfasst. Die erfasste elektrische Größe hängt zweckmäßigerweise von der Induktivität der Spule 2 ab. The position detection unit 4th includes an example of a control unit 11 , for example a microcontroller that is designed to work with the coil 2nd to detect related electrical quantity. Current and / or voltage are expediently measured and by the control unit 11 evaluated. A coil current I is preferably detected as the electrical variable. The electrical variable detected expediently depends on the inductance of the coil 2nd from.
Exemplarisch umfasst die Stellungserfassungseinheit 4 eine Strommesseinheit 15, die mit einem ersten Eingang 17 der Steuereinheit 11 verbunden ist. Die Strommesseinheit 15 ist derart geschaltet, dass ein durch die Strommesseinheit 15 fließender Strom, insbesondere ein Wechselstrom, von der Induktivität der Spule 2 abhängt. Exemplarisch ist die Strommesseinheit 15 in einen Strompfad geschaltet, der von der Spannungsversorgung zu der Spule 2 führt. Ferner kann die Strommesseinheit 15 auch auf einem Strompfad zwischen der Spule 2 und der Masse liegen. Bei der Strommesseinheit 15 kann es sich exemplarisch um einen ohmschen Widerstand handeln; die Stellungserfassungseinheit 4 ist in diesem Fall zweckmäßigerweise ausgebildet, die über dem Widerstand abfallende Spannung und/oder eine davon abhängende Spannung als die elektrische Größe zu erfassen. Die Strommessung kann beispielsweise über einen Shuntwiderstand geschehen und vorzugsweise temperaturkompensiert sein.The position detection unit comprises an example 4th a current measuring unit 15 that with a first input 17th the control unit 11 connected is. The current measuring unit 15 is switched such that a by the current measuring unit 15 flowing current, especially an alternating current, from the inductance of the coil 2nd depends. The current measuring unit is exemplary 15 switched into a current path from the power supply to the coil 2nd leads. Furthermore, the current measuring unit 15 also on a current path between the coil 2nd and the crowd. At the current measuring unit 15 can it be an example of an ohmic resistance; the position detection unit 4th is expediently designed in this case to detect the voltage drop across the resistor and / or a voltage dependent thereon as the electrical variable. The current measurement can take place, for example, via a shunt resistor and can preferably be temperature-compensated.
Die Steuereinheit 11 verfügt exemplarisch über einen zweiten Eingang 18, der zweckmäßigerweise mit dem Strompfad verbunden ist. Die Steuereinheit 11 ist exemplarisch ausgebildet, über den zweiten Eingang 18 eine Spannung zu erfassen. Vorzugsweise wird eine Spannung erfasst, die von der Induktivität der Spule 2 und/oder dem Spulenstrom abhängen kann. Insbesondere wird die über der Strommesseinheit 15, dem Schalter 12 und der Spule 2 abfallende Spannung erfasst. Exemplarisch findet die Strom- und/oder Spannungserfassung auf der Spannungsversorgungsseite des Aktors 1 statt. Ferner kann die Stromerfassung auch auf der Masseseite vorgenommen werden.The control unit 11 has a second entrance as an example 18th , which is conveniently connected to the current path. The control unit 11 is exemplary, via the second entrance 18th to sense a tension. A voltage is preferably detected by the inductance of the coil 2nd and / or depend on the coil current. In particular, the one above the current measuring unit 15 , the switch 12 and the coil 2nd falling voltage detected. As an example, the current and / or voltage detection takes place on the voltage supply side of the actuator 1 instead of. Furthermore, the current can also be recorded on the ground side.
Die Stellungserfassungseinheit 4 umfasst exemplarisch einen Schalter 12, beispielsweise einen Transistor, um ein Ansteuersignal für die Spule 2 bereitzustellen. Über den Schalter 12 kann die Spule 2 elektrisch mit einer (nicht gezeigten) Spannungsversorgung verbunden werden, um die Spule 2 mit einer Spannung zu beaufschlagen.The position detection unit 4th includes an example of a switch 12 , for example a transistor, to a drive signal for the coil 2nd to provide. Via the switch 12 can the coil 2nd electrically connected to a power supply (not shown) around the coil 2nd to apply a tension.
Die Steuereinheit 11 ist zweckmäßigerweise mit einem Steuereingang 14, exemplarisch einem Gate-Anschluss, des Schalters 12 verbunden, über den der Schalter 12 wahlweise geöffnet oder geschlossen werden kann. Exemplarisch weist die Steuereinheit 11 einen Ausgang 16 auf, an den der Steuereingang 14 angeschlossen ist. Zwischen dem Ausgang 16 und dem Schalter 12 kann zweckmäßigerweise eine (nicht gezeigte) Treiberstufe geschaltet sein.The control unit 11 is convenient with a control input 14 , for example a gate connection, of the switch 12 connected through which the switch 12 can either be opened or closed. The control unit shows an example 11 an exit 16 to which the control input 14 connected. Between the exit 16 and the switch 12 can expediently be connected to a driver stage (not shown).
Im geschlossenen Zustand des Schalters 12 ist die Spule 2 mit der (nicht gezeigten) Spannungsversorgung verbunden, so dass ein Spulenstrom durch die Spule 2 fließt. Im offenen Zustand des Schalters 12 ist die Spule 2 von der Spannungsversorgung getrennt, so dass zweckmäßigerweise kein Strom durch die Spule 2 fließt.When the switch is closed 12 is the coil 2nd connected to the power supply (not shown) so that a coil current flows through the coil 2nd flows. When the switch is open 12 is the coil 2nd separated from the voltage supply, so that expediently no current through the coil 2nd flows.
Bei der gezeigten Ausgestaltung sind der Schalter 12 und die Strommesseinheit 15 zusätzlich zu der Steuereinheit 11 vorgesehen. Alternativ dazu können der Schalter 12 und/oder die Strommesseinheit 15 auch in der Steuereinheit 11 integriert sein. Zwischen der Stellungserfassungseinheit 4 und dem Aktor 1 kann zweckmäßigerweise eine (nicht gezeigte) Kabelstrecke verbaut sein.In the embodiment shown, the switch 12 and the current measuring unit 15 in addition to the control unit 11 intended. Alternatively, the switch 12 and / or the current measuring unit 15 also in the control unit 11 be integrated. Between the position detection unit 4th and the actuator 1 A cable route (not shown) can expediently be installed.
Zweckmäßigerweise ist die Stellungserfassungseinheit 4 als zentrale Steuerung ausgeführt, in der die zur Stellungserfassung benötigte Elektronik integriert ist. Die Stellungserfassungseinheit 4 ist in bevorzugter Weise dazu ausgebildet, mehrere Aktoren anzusteuern und/oder die Stellungen von Stellgliedern mehrerer Aktoren zu erfassen. In diesem Fall kann die Stellungserfassungseinheit 4 zweckmäßigerweise eine Mehrzahl an Schaltern 12, Strommesseinheiten 15, Ausgängen 16, ersten Eingängen 17 und/oder zweiten Eingängen 18 umfassen. Die Stellungserfassungseinheit 4 kann insbesondere eine Mehrzahl an Steuereinheiten 11 umfassen.The position detection unit is expedient 4th designed as a central controller in which the electronics required for position detection are integrated. The position detection unit 4th is preferably designed to control a plurality of actuators and / or to detect the positions of actuators of a plurality of actuators. In this case, the position detection unit 4th expediently a plurality of switches 12 , Current measuring units 15 , Exits 16 , first entrances 17th and / or second inputs 18th include. The position detection unit 4th can in particular a plurality of control units 11 include.
Nachstehend soll näher auf die Ansteuerung des Aktors 1 eingegangen werden.The following is a closer look at the control of the actuator 1 To be received.
Zweckmäßigerweise ist die Stellungerfassungseinheit 4 ausgebildet, den Aktor 1 anzusteuern, um das Stellglied 3 in eine vorgegebene Stellung, insbesondere die erste Stellung oder die zweite Stellung, zu versetzen. Die vorgegebene Stellung wird zweckmäßigerweise durch einen in der Stellungserfassungseinheit 4 bereitgestellten Stellungsbefehl vorgegeben. Die Stellungserfassungseinheit 4 ist vorzugsweise ausgebildet, gemäß dem Stellungsbefehl ein Ansteuersignal für die Spule 2 bereitzustellen.The position detection unit is expedient 4th trained the actuator 1 to control the actuator 3rd in a predetermined position, in particular the first position or the second position. The predefined position is expediently set by one in the position detection unit 4th provided command given. The position detection unit 4th is preferably designed according to the position command, a control signal for the coil 2nd to provide.
Beispielsweise wird das Ansteuersignal dadurch bereitgestellt, dass der vorstehend erläuterte Schalter 12 in entsprechender Weise angesteuert wird, vorzugsweise mit einem PWM-Signal.For example, the control signal is provided in that the switch explained above 12 is controlled in a corresponding manner, preferably with a PWM signal.
Bei dem Ansteuersignal handelt es sich vorzugsweise um ein Wechselsignal. Mit dem Begriff „Wechselsignal“ soll in diesem Zusammenhang ein Signal gemeint sein, das einen Wechselanteil aufweist. Das Wechselsignal kann zusätzlich zu dem Wechselanteil auch einen Gleichanteil oder keinen Gleichanteil aufweisen. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Ansteuersignal ein Pulsweitenmodulationssignal - also ein PWM-Signal.The control signal is preferably an alternating signal. In this context, the term "alternating signal" is intended to be used Signal is meant that has an alternating component. In addition to the alternating component, the alternating signal can also have a direct component or no direct component. In a preferred embodiment, the control signal is a pulse width modulation signal - that is, a PWM signal.
Zweckmäßigerweise ist die Aktoreinrichtung 10 ausgebildet, ein erstes Ansteuersignal bereitzustellen, um das Stellglied 3 in die erste Stellung zu versetzen. Bei dem ersten Ansteuersignal handelt es sich beispielsweise um ein Nullsignal, bei dem z.B. durch die Spule 2 kein Strom fließt. Ferner ist die Aktoreinrichtung 10 zweckmäßigerweise ausgebildet, ein zweites Ansteuersignal bereitzustellen, um das Stellglied 3 in die zweite Stellung zu versetzen. Das zweite Ansteuersignal ist zweckmäßigerweise stärker als das erste Ansteuersignal und weist beispielsweise eine größere Amplitude und/oder einen größeren Tastgrad als das erste Ansteuersignal auf.The actuator device is expedient 10th trained to provide a first drive signal to the actuator 3rd to put in the first position. The first control signal is, for example, a zero signal, for example by the coil 2nd no electricity flows. Furthermore, the actuator device 10th expediently designed to provide a second control signal to the actuator 3rd to put in the second position. The second control signal is expediently stronger than the first control signal and has, for example, a larger amplitude and / or a greater duty cycle than the first control signal.
Die Stellungserfassungseinheit 4 ist vorzugsweise ausgebildet, die Spule 2 bei der Stellungserfassung - insbesondere während der Erfassung der Signalwerte - mit einem Stellungserfassungssignal zu beaufschlagen. Vorzugsweise ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, für die Stellungserfassung das Ansteuersignal zu dem Stellungserfassungssignal zu ändern. Das Stellungserfassungssignal ist ein Wechselsignal, insbesondere ein PWM-Signal, zweckmäßigerweise ein PWM-Spannungssignal. Das Stellungserfassungssignal ist insbesondere ein Signal, bei dem die aktuelle Stellung des Stellglieds 3 beibehalten wird.The position detection unit 4th is preferably designed, the coil 2nd to apply a position detection signal during position detection - especially during the detection of the signal values. The position detection unit is preferably 4th trained to change the control signal to the position detection signal for the position detection. The position detection signal is an alternating signal, in particular a PWM signal, expediently a PWM voltage signal. The position detection signal is in particular a signal in which the current position of the actuator 3rd is maintained.
Alternativ dazu kann die Stellungserfassungseinheit 4 auch ausgebildet sein, bei der Stellungserfassung - insbesondere während der Erfassung der Signalwerte - die Spule 2 mit einem Ansteuersignal, beispielsweise dem ersten oder zweiten Ansteuersignal, zu beaufschlagen.Alternatively, the position detection unit 4th also be designed in the position detection - in particular during the detection of the signal values - the coil 2nd to be acted upon with a control signal, for example the first or second control signal.
Im Folgenden soll auf die Stellungserfassung auf Basis der elektrischen Größe eingegangen werden. Diesbezüglich wird insbesondere auf die 3 Bezug genommen.In the following, position detection based on the electrical quantity will be discussed. In this regard, the 3rd Referred.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, Signalwerte SW1, SW2 der elektrischen Größe zu erfassen, die sich zwischen zwei benachbarten Spitzenwerten PW1, PW2 der elektrischen Größe befinden, und die Stellung des Stellglieds 3 unter Berücksichtigung der erfassten Signalwerte SW1, SW2 zu ermitteln.As already mentioned above, the position detection unit 4th trained, signal values SW1 , SW2 to detect the electrical quantity that is between two neighboring peaks PW1 , PW2 the electrical size, and the position of the actuator 3rd taking into account the recorded signal values SW1 , SW2 to investigate.
Die 3 zeigt zwei exemplarische zeitliche Signalverläufe SV1 und SV2 einer als Wechselsignal vorliegenden elektrischen Größe. Bei der elektrischen Größe handelt es sich hier um einen Strom, insbesondere den Spulenstrom I. Alternativ dazu kann es sich bei der elektrischen Größe auch um eine Spannung handeln.The 3rd shows two exemplary time waveforms SV1 and SV2 an electrical variable present as an alternating signal. The electrical quantity is a current, in particular the coil current I. Alternatively, the electrical quantity can also be a voltage.
Zweckmäßigerweise resultieren beide gezeigten Signalverläufe SV1, SV2 aus einer Beaufschlagung der Spule 2 mit dem Stellungserfassungssignal. Vorzugsweise wird die Spule 2 bei beiden Signalverläufen SV1, SV2 mit dem gleichen Stellungserfassungssignal beaufschlagt.The two signal curves shown expediently result SV1 , SV2 from an application of the coil 2nd with the position detection signal. Preferably the coil 2nd with both waveforms SV1 , SV2 acted upon with the same position detection signal.
Die beiden Signalverläufe SV1, SV2 werden von der Stellungserfassungseinheit 4 bei unterschiedlichen Stellungen des Stellglieds 3 erfasst. Die beiden Signalverläufe SV1, SV2 unterscheiden sich insbesondere in ihrer Signalamplitude. Der erste Signalverlauf SV1 wird exemplarisch in einem Zustand erfasst, in dem sich das Stellglied 3 in der ersten Stellung befindet. Der zweite Signalverlauf SV2 wird exemplarisch in einem Zustand erfasst, in dem sich das Stellglied in der zweiten Stellung befindet.The two waveforms SV1 , SV2 are from the position detection unit 4th with different positions of the actuator 3rd detected. The two waveforms SV1 , SV2 differ in particular in their signal amplitude. The first waveform SV1 is recorded as an example in a state in which the actuator 3rd is in the first position. The second waveform SV2 is recorded as an example in a state in which the actuator is in the second position.
In der zweiten Stellung befindet sich der Magnetanker exemplarisch weiter in der Spule 2, so dass die Induktivität der Spule 2 gegenüber der ersten Stellung erhöht ist. Die erhöhte Induktivität führt exemplarisch zu einer verringerten Amplitude des zweiten Signalverlaufs.In the second position, the magnet armature is, for example, further in the coil 2nd so the inductance of the coil 2nd is increased compared to the first position. The increased inductance leads, for example, to a reduced amplitude of the second signal curve.
Zweckmäßigerweise ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, den Signalverlauf SV1, SV2 in einem stationären Zustand aufzuzeichnen, in dem sich das Stellglied 3 nicht bewegt.The position detection unit is expedient 4th trained the waveform SV1 , SV2 record in a steady state in which the actuator 3rd not moved.
Die Stellungserfassungseinheit 4 ist vorzugsweise ausgebildet, den Signalverlauf der elektrischen Größe als eine Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Signalwerten zu erfassen. Die Signalwerte werden von der Stellungerfassungseinheit 4 beispielsweise als Abtastwerte einer Analog-Digital-Wandlung erhalten. In der 3 sind die erfassten Signalwerte des ersten Signalverlaufs SV1 als Quadrate gezeigt und die erfassten Signalwerte des zweiten Signalverlaufs SV2 sind als Kreise gezeigt.The position detection unit 4th is preferably designed to detect the signal curve of the electrical variable as a plurality of temporally successive signal values. The signal values are from the position detection unit 4th obtained for example as samples of an analog-to-digital conversion. In the 3rd are the recorded signal values of the first signal curve SV1 shown as squares and the detected signal values of the second signal curve SV2 are shown as circles.
Die Signalverläufe SV1, SV2 enthalten jeweils eine Mehrzahl an Spitzenwerten PW1, PW2. Als „Spitzenwerte“ sollen in diesem Zusammenhang die Peaks - also die lokalen Maxima und Minima - der Signalverläufe SV1, SV2 bezeichnet werden. Die Signalverläufe SV1, SV2 sind exemplarisch periodisch. Jede Periode umfasst einen ersten Spitzenwert PW1, der exemplarisch ein unterer Spitzenwert ist, und einen zweiten Spitzenwert PW2, der exemplarisch ein oberer Spitzenwert ist. Exemplarisch ist innerhalb einer Periode der untere Spitzenwert der kleinste Signalwert und der obere Spitzenwert der größte Signalwert. Zwischen den Spitzenwerten sind die Signalverläufe SV1, SV2 exemplarisch entweder monoton steigend oder monoton sinkend.The waveforms SV1 , SV2 each contain a plurality of peak values PW1 , PW2 . In this context, the “peaks” are the peaks - ie the local maxima and minima - of the signal profiles SV1 , SV2 be designated. The waveforms SV1 , SV2 are periodic as an example. Each period includes a first peak PW1 which is exemplary a lower peak and a second peak PW2 which is exemplary an upper peak. As an example, the lower peak value is the smallest signal value and the upper peak value is the largest signal value within a period. The signal curves are between the peak values SV1 , SV2 exemplary either increasing monotonously or decreasing monotonously.
Die in der 3 mit „PW1“ und „PW2“ gekennzeichneten Spitzenwerte sind benachbarte Spitzenwerte. Als benachbarte Spitzenwerte sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Spitzenwerte gemeint sein, zwischen denen kein weiterer Spitzenwert liegt. Ferner sind die in der 3 gezeigten Spitzenwerte PW1, PW2 exemplarisch keine erfassten Signalwerte, z.B. weil die Abtastzeitpunkte hier nicht mit den Zeitpunkte t1, t2 der Spitzenwerte PW1, PW2 zusammenfallen. Alternativ dazu können die Spitzenwerte PW1, PW2 als Signalwerte erfasst werden, beispielsweise von der Stellungserfassungseinheit 4. The in the 3rd With " PW1 " and " PW2 “Marked peak values are neighboring peak values. In this context, adjacent peak values are to be understood in particular as peak values between which there is no further peak value. Furthermore, those in the 3rd shown peak values PW1 , PW2 exemplary no recorded signal values, for example because the sampling times here do not match the times t1 , t2 the peak values PW1 , PW2 collapse. Alternatively, the peak values PW1 , PW2 are detected as signal values, for example by the position detection unit 4th .
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Stellungerfassungseinheit 4 ausgebildet, die Stellung des Stellglieds 3 nicht oder nicht nur auf Basis der Spitzenwerte PW1, PW2 zu ermitteln. Stattdessen berücksichtigt die Stellungserfassungseinheit 4 (auch) die Signalwerte zwischen den benachbarten Spitzenwerten PW1, PW2.As already mentioned above, the position detection unit 4th trained the position of the actuator 3rd not or not only based on the peak values PW1 , PW2 to investigate. Instead, the position detection unit takes into account 4th (also) the signal values between the neighboring peak values PW1 , PW2 .
Zweckmäßigerweise ist die Stellungserfassungseinheit ausgebildet, unter Berücksichtigung der Signalwerte zwischen den benachbarten Spitzenwerten PW1, PW2 einen Vergleichswert bereitzustellen und den Vergleichswert mit einem Referenzwert zu vergleichen. Die Stellungserfassungseinheit ist vorzugsweise ferner ausgebildet, auf Basis des Vergleichs die Stellung des Stellglieds 3 zu ermitteln. Das Vergleichsergebnis ist vorzugsweise abhängig von der Stellung des Stellglieds 3, insbesondere von der Induktivität der Spule 2. Die Stellungserfassungseinheit 4 stellt die ermittelte Stellung zweckmäßigerweise als Stellungsinformation bereit. Der Referenzwert kann beispielsweise im Rahmen einer Kalibrierungsprozedur gewonnen worden sein und zweckmäßigerweise in der Stellungserfassungseinheit 4 hinterlegt sein.The position detection unit is expediently designed, taking into account the signal values between the adjacent peak values PW1 , PW2 to provide a comparison value and to compare the comparison value with a reference value. The position detection unit is preferably further configured on the basis of the comparison of the position of the actuator 3rd to investigate. The comparison result is preferably dependent on the position of the actuator 3rd , especially the inductance of the coil 2nd . The position detection unit 4th expediently provides the determined position as position information. The reference value can have been obtained, for example, as part of a calibration procedure and expediently in the position detection unit 4th be deposited.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, die erfassten Signalwerte zu integrieren, um einen ersten Integralwert S1 zu berechnen, und die Stellung des Stellglieds unter Berücksichtigung des ersten Integralwerts S1 zu ermitteln. Der Integralwert S1 kann beispielsweise als der vorstehend erwähnte Vergleichswert verwendet werden. Zweckmäßigerweise werden zur Berechnung des ersten Integralwerts S1 ausschließlich Signalwerte integriert, die sich zwischen denselben beiden benachbarten Spitzenwerten PW1, PW2 und/oder in derselben Signalperiode befinden.According to a preferred embodiment, the position detection unit 4th trained to integrate the detected signal values to a first integral value S1 to calculate, and the position of the actuator taking into account the first integral value S1 to investigate. The integral value S1 can be used, for example, as the comparison value mentioned above. It is useful to calculate the first integral value S1 only integrated signal values that are between the same two neighboring peak values PW1 , PW2 and / or are in the same signal period.
Mit dem Begriff „integrieren“ soll insbesondere auch ein numerisches Integrieren, vorzugsweise auch ein Summieren, von Signalwerten gemeint sein.The term “integrate” is also intended to mean in particular a numerical integration, preferably also a summation, of signal values.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die integrierten Signalwerte erste Signalwerte SW1, die sich in einem ersten zeitlichen Teilbereich TB1 zwischen den beiden Spitzenwerten PW1, PW2 befinden. Die Stellungserfassungseinheit 4 ist ausgebildet, zur Berechnung des ersten Integralwerts S1 die ersten Signalwerte SW1 zu integrieren. Zweckmäßigerweise ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, zur Berechnung des ersten Integralwerts S1 ausschließlich die ersten Signalwerte SW1 - also ausschließlich die im ersten zeitlichen Teilbereich TB1 liegenden Signalwerte - zu integrieren. Beispielsweise werden zur Berechnung von S1 alle in TB1 liegenden Signalwerte SW1 aufaddiert.According to a preferred embodiment, the integrated signal values are first signal values SW1 that are in a first temporal subrange TB1 between the two peaks PW1 , PW2 are located. The position detection unit 4th is designed to calculate the first integral value S1 the first signal values SW1 to integrate. The position detection unit is expedient 4th trained to calculate the first integral value S1 only the first signal values SW1 - So only those in the first time period TB1 lying signal values - to be integrated. For example, to calculate S1 alone TB1 lying signal values SW1 added up.
Die Stellungserfassungseinheit 4 ist ferner vorzugsweise ausgebildet, zweite Signalwerte SW2 der elektrischen Größe zu erfassen, die sich in einem zweiten zeitlichen Teilbereich TB2 zwischen den beiden Spitzenwerten PW1, PW2 befinden. Die Stellungserfassungseinheit 4 ist ausgebildet, die zweiten Signalwerte zu integrieren, um einen zweiten Integralwert S2 zu berechnen. Zweckmäßigerweise ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, zur Berechnung des zweiten Integralwerts S2 ausschließlich die zweiten Signalwerte SW2 - also ausschließlich die im zweiten zeitlichen Teilbereich TB2 liegenden Signalwerte - zu integrieren. Beispielsweise werden zur Berechnung von S2 alle in TB2 liegenden Signalwerte SW2 aufaddiert.The position detection unit 4th is also preferably designed to have second signal values SW2 to detect the electrical variable, which is in a second temporal subrange TB2 between the two peaks PW1 , PW2 are located. The position detection unit 4th is designed to integrate the second signal values by a second integral value S2 to calculate. The position detection unit is expedient 4th trained to calculate the second integral value S2 only the second signal values SW2 - So only those in the second time period TB2 lying signal values - to be integrated. For example, to calculate S2 alone TB2 lying signal values SW2 added up.
Exemplarisch werden 5 oder mehr, insbesondere 10 oder mehr, erste Signalwerte SW1 und/oder 5 oder mehr, insbesondere 10 oder mehr, zweite Signalwerte SW2 erfasst und/oder zur Berechnung des jeweiligen Integralwerts S1, S2 integriert.Be exemplary 5 or more, in particular 10th or more, first signal values SW1 and or 5 or more, in particular 10th or more, second signal values SW2 recorded and / or for calculating the respective integral value S1 , S2 integrated.
Die Stellungserfassungseinheit 4 ist ausgebildet, die Stellung des Stellglieds 3 unter Berücksichtigung des ersten Integralwerts S1 und des zweiten Integralwerts S2 zu ermitteln. Beispielweise ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, den vorstehend erwähnten Vergleichswert auf Basis des ersten Integralwerts S1 und des zweiten Integralwerts S2 zu berechnen. Exemplarisch ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, die Differenz zwischen den Integralwerten S1, S2 zu berechnen und die Stellung des Stellglieds 3 auf Basis dieser Differenz zu ermitteln. Die Differenz zwischen S1 und S2 kann beispielsweise als der Vergleichswert dienen. Die Differenz zwischen S1 und S2 ist abhängig von der Stellung des Stellglieds 3.The position detection unit 4th is designed, the position of the actuator 3rd taking into account the first integral value S1 and the second integral value S2 to investigate. For example, the position detection unit 4th formed, the above-mentioned comparison value based on the first integral value S1 and the second integral value S2 to calculate. The position detection unit is exemplary 4th formed the difference between the integral values S1 , S2 to calculate and the position of the actuator 3rd based on this difference. The difference between S1 and S2 can serve as the comparison value, for example. The difference between S1 and S2 depends on the position of the actuator 3rd .
Als Nächstes soll kurz auf die beiden zeitlichen Teilbereiche TB1 und TB2 eingegangen werden. Zweckmäßigerweise überlappen sich der erste zeitliche Teilbereich TB1 und der zweite zeitliche Teilbereich TB2 nicht. Exemplarisch nehmen der erste Teilbereich TB1 und/oder zweite Teilbereich TB2 jeweils mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 30% oder mindestens 40%, der Zeitdauer zwischen den beiden benachbarten Spitzenwerten PW1, PW2 ein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich der erste zeitliche Teilbereich TB1 in der ersten Hälfte und der zweite zeitliche Teilbereich TB2 in der zweiten Hälfte der Zeitdauer zwischen den beiden benachbarten Spitzenwerten PW1, PW2. Vorzugsweise ist der erste zeitliche Teilbereich TB1 die erste Hälfte und der zweite zeitliche Teilbereich TB2 die zweite Hälfte der Zeitdauer zwischen den beiden benachbarten Spitzenwerten PW1, PW2.Next, let's briefly look at the two time sub-areas TB1 and TB2 To be received. The first temporal partial area expediently overlaps TB1 and the second time period TB2 Not. Take the first section as an example TB1 and / or second section TB2 in each case at least 10%, preferably at least 30% or at least 40%, of the time period between the two adjacent peak values PW1 , PW2 a. According to a preferred embodiment, the first time sub-area is located TB1 in the first half and the second time period TB2 in the second half of the period between the two neighboring peaks PW1 , PW2 . The first time subrange is preferably TB1 the first half and the second time period TB2 the second half of the period between the two neighboring peaks PW1 , PW2 .
Die Stellungserfassungseinheit 4 ist vorzugsweise ausgebildet, zur Berechnung des ersten Integralwerts S1 eine Integration von ersten Signalwerten SW1 von dem Zeitpunkt t1 des ersten Spitzenwerts PW1 bis zu einem Zeitpunkt tzp zwischen den Spitzenwerten PW1, PW2 durchzuführen. Ferner ist die Stellungserfassungseinheit 4 vorzugsweise ausgebildet, zur Berechnung des zweiten Integralwerts S2 eine Integration der zweiten Signalwerten SW2 von dem Zeitpunkt tzp bis zu dem Zeitpunkt t2 des zweiten Spitzenwerts PW2 durchzuführen.The position detection unit 4th is preferably designed to calculate the first integral value S1 an integration of first signal values SW1 from the time t1 of the first peak PW1 up to a point in time tzp between the peak values PW1 , PW2 perform. Furthermore, the position detection unit 4th preferably designed to calculate the second integral value S2 an integration of the second signal values SW2 from the time tzp to the time t2 of the second peak PW2 perform.
Der Zeitpunkt tzp liegt exemplarisch in der Mitte zwischen den beiden Spitzenwerten PW1, PW2. Alternativ dazu kann sich der Zeitpunkt tzp auch von der Mitte zwischen den beiden Spitzenwerten PW1, PW2 unterscheiden - also an einem anderen Zeitpunkt zwischen den beiden Spitzenwerten PW1, PW2 liegen. Zweckmäßigerweise kann der Zeitpunkt tzp beispielsweise auf dem Zeitpunkt tkp der Kreuzung der beiden Signalverläufe SV1, SV2 liegen. Dieser Kreuzungs-Zeitpunkt tkp kann zweckmäßigerweise im Rahmen einer Kalibrierung erhalten werden und beispielsweise in der Stellungserfassungseinheit 4 hinterlegt sein.As an example, the time tzp lies in the middle between the two peak values PW1 , PW2 . Alternatively, the time tzp can also differ from the middle between the two peak values PW1 , PW2 distinguish - at a different point in time between the two peak values PW1 , PW2 lie. The time tzp can expediently be, for example, at the time tkp of the crossing of the two signal profiles SV1 , SV2 lie. This crossing time tkp can expediently be obtained as part of a calibration and, for example, in the position detection unit 4th be deposited.
Nachstehend sollen weitere exemplarische Details diskutiert werden: Further exemplary details are discussed below:
Zweckmäßigerweise sind eine oder mehrere der vorstehenden genannten Berechnungen als Algorithmus zur Bestimmung der Stellung in der Stellungserfassungseinheit 4 hinterlegt. Der elektrische Aktor ist beispielsweise als Magnetventil ausgebildet, so dass die Stellungserfassung insbesondere zur Bestimmung der Schaltposition des Magnetventils dient. Bei der Stellungserfassung wird, wie vorstehend bereits erläutertet, der Zusammenhang zwischen der Stellung des Stellglieds 3 und der Induktivität der Spule 2 genutzt.One or more of the above-mentioned calculations are expedient as an algorithm for determining the position in the position detection unit 4th deposited. The electrical actuator is designed, for example, as a solenoid valve, so that the position detection is used in particular to determine the switching position of the solenoid valve. In the position detection, as already explained above, the relationship between the position of the actuator 3rd and the inductance of the coil 2nd utilized.
Zweckmäßigerweise ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, die Stellung des Stellglieds 3 basierend auf der Fläche unter dem Signalverlauf der elektrischen Größe - beispielsweise der Fläche unter einer Stromkurve wie dem Signalverlauf SV1 oder SV2 - zu ermitteln. Insbesondere ist die Stellungserfassungseinheit 4 ausgebildet, die Stellung des Stellglieds 3 nicht (nur) auf Basis der Amplitude bzw. eines „current ripple“ zu ermitteln, wie dies beispielsweise im eingangs genannten Stand der Technik erfolgt.The position detection unit is expedient 4th trained the position of the actuator 3rd based on the area under the signal curve of the electrical quantity - for example the area under a current curve such as the signal curve SV1 or SV2 - to investigate. In particular, the position detection unit 4th trained the position of the actuator 3rd not (only) to be determined on the basis of the amplitude or a “current ripple”, as is done, for example, in the prior art mentioned at the beginning.
Der Signalverlauf der elektrischen Größe - also beispielsweise eine Stromkurve - wird von der Stellungserfassungseinheit 4 zweckmäßigerweise mittels Analog-Digital-Wandlung abgetastet, also gesampelt. Zweckmäßigerweise erfolgt die Ermittlung der Stellung des Stellglieds 3 auf Basis mehrerer, vorzugsweise sämtlicher erfasster Signalwerte zwischen zwei benachbarten Spitzenwerten. Für die Stellungserfassung werden also nicht oder nicht nur die beiden Spitzenwerte verwendet.The signal curve of the electrical variable - for example a current curve - is used by the position detection unit 4th expediently sampled by means of analog-digital conversion, that is to say sampled. The position of the actuator is expediently determined 3rd on the basis of several, preferably all, detected signal values between two adjacent peak values. The two peak values are therefore not used or not only for the position detection.
Die in der 3 gezeigten Signalverläufe SV1, SV2 stellen Beispiele für typische Stromverläufe dar. Der Signalverlauf SV1 stellt einen typischen Stromverlauf in der geschlossenen Schaltstellung dar und der Signalverlauf SV2 stellt einen typischen Stromverlauf in der offenen Schaltstellung dar.The in the 3rd shown waveforms SV1 , SV2 represent examples of typical current curves. The signal curve SV1 represents a typical current curve in the closed switch position and the signal curve SV2 represents a typical current curve in the open switch position.
Exemplarisch wird der Stromverlauf SV1, SV2 erfasst, während die Spule 2 mit einem PWM-Signal beaufschlagt wird. Das PWM-Signal hat exemplarisch ein Tastverhältnis von 60%. Das PWM-Signal wird zweckmäßigerweise dadurch bereitgestellt, dass die Stellungserfassungseinheit 4 den Schalter 12 zu den Zeitpunkten t1, t2 umschaltet. Der Zeitpunkt tzp liegt in der Mitte zwischen t1 und t2. Zu dem Zeitpunkt tkp haben die beiden Signalverläufe SV1, SV2 den gleichen Signalwert.The current flow is exemplary SV1 , SV2 captured while the coil 2nd is supplied with a PWM signal. The PWM signal has an exemplary duty cycle of 60%. The PWM signal is expediently provided by the position detection unit 4th the switch 12 at the times t1 , t2 toggles. The time tzp lies in the middle between t1 and t2 . At the time tkp, the two waveforms have SV1 , SV2 the same signal value.
Bei der Stellungserfassung wird insbesondere wie folgt vorgegangen: Es werden alle Signalwerte SW1 von t1 bis tzp aufaddiert, um S1 zu erhalten. Ferner werden alle Signalwerte SW2 von tzp bis t2 aufaddiert, um S2 zu erhalten. Bei den Signalwerten SW1, SW2 handelt es sich insbesondere um Messwerte. Ferner wird die Differenz aus S1 und S2 gebildet, beispielsweise als S = S2 - S1 oder S = S1 - S2.Position detection is carried out in particular as follows: All signal values are SW1 from t1 added up to tzp to S1 to obtain. Furthermore, all signal values SW2 from tzp to t2 added up to S2 to obtain. With the signal values SW1 , SW2 these are in particular measured values. Furthermore, the difference is made up S1 and S2 formed, for example as S = S2 - S1 or S = S1 - S2.
Die Größe S zeigt eine Abhängigkeit von der Schaltstellung und kann dementsprechend ausgewertet werden, beispielsweise indem sie als Vergleichswert für den vorstehend erwähnten Vergleich mit dem Referenzwert verwendet wird.The size S shows a dependence on the switch position and can be evaluated accordingly, for example by using it as a comparison value for the aforementioned comparison with the reference value.
Exemplarisch wird die Stellungserfassung auf Basis der Signalwerte SW1, SW2 eines steigenden Signalverlaufabschnitts, insbesondere einer steigenden Flanke, durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Stellungserfassung auch auf Basis von Signalwerten eines sinkenden Signalverlaufabschnitts, insbesondere einer sinkenden Flanke, durchgeführt werden.The position detection based on the signal values is exemplary SW1 , SW2 a rising waveform section, in particular a rising edge. As an alternative or in addition to this, the position detection can also be carried out on the basis of signal values of a falling signal curve section, in particular a falling edge.
