DE102018219580A1 - Method and device for diagnosing a valve with electromagnetic actuation - Google Patents

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DE102018219580A1
DE102018219580A1 DE102018219580.3A DE102018219580A DE102018219580A1 DE 102018219580 A1 DE102018219580 A1 DE 102018219580A1 DE 102018219580 A DE102018219580 A DE 102018219580A DE 102018219580 A1 DE102018219580 A1 DE 102018219580A1
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Li Wang
Adam Becker
Thomas Inderwies
Joerg Schmidtke
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose bei einem Ventil (100) mit elektromagnetischer Betätigung bei einer Ansteuerung des Ventils (100), wobei eine Versorgungsspannung (U) einer Magnetspule (131) und eine magnetische Flussdichte an einer bestimmten Position in oder an dem Ventil (100) erfasst werden, wobei, wenn eine Änderung (ΔU) einer Versorgungsspannung (U) der Magnetspule (131) größer als ein Spannungsreferenzwert ist, eine Änderung (ΔB) der magnetischen Flussdichte bestimmt wird, und wobei anhand eines Vergleichs der Änderung (ΔB) der Flussdichte mit einem Flussdichtereferenzwert (Bref) beurteilt wird, ob ein Fehler bei dem Ventil (100) vorliegt, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Diagnose bei einem Ventil.

Figure DE102018219580A1_0000
The invention relates to a method for diagnosis of a valve (100) with electromagnetic actuation when the valve (100) is activated, wherein a supply voltage (U) of a solenoid coil (131) and a magnetic flux density at a specific position in or on the valve ( 100) are detected, wherein if a change (ΔU) in a supply voltage (U) of the magnetic coil (131) is greater than a voltage reference value, a change (ΔB) in the magnetic flux density is determined, and wherein a comparison of the change (ΔB) the flux density is assessed with a flux density reference value (B ref ) whether there is a fault in the valve (100), and a corresponding device for diagnosis in a valve.
Figure DE102018219580A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Diagnose bei einem Ventil mit elektromagnetischer Betätigung bei einer Ansteuerung des Ventils, insbesondere eines hydraulischen Schaltventils.The present invention relates to a method and a device for diagnosis in a valve with electromagnetic actuation when the valve is actuated, in particular a hydraulic switching valve.

Stand der TechnikState of the art

Ventile, insbesondere fluidtechnische Ventile wie hydraulische Schaltventile, werden in der Regel unter Verwendung einer Recheneinheit bzw. eines entsprechenden Steuergeräts angesteuert. Ein solches Ventil weist dabei einen, aus einem elektromagnetischen Antrieb (oder Aktor) und, im Falle eines hydraulischen Ventils, einem dazugehörigen hydraulischen Stellglied (insbesondere beispielsweise einem Schieber) bestehenden Ventilaktor auf, mittels dessen durch Anlegen einer bestimmten Versorgungsspannung beispielsweise ein Durchfluss freigegeben oder gesperrt werden kann. Solche Ventile können insbesondere auch für größere Maschinen oder Anlagen verwendet werden.Valves, in particular fluid technology valves such as hydraulic switching valves, are generally controlled using a computing unit or a corresponding control unit. Such a valve has a valve actuator consisting of an electromagnetic drive (or actuator) and, in the case of a hydraulic valve, an associated hydraulic actuator (in particular, for example, a slide valve), by means of which a flow is released or blocked, for example, by applying a specific supply voltage can be. Such valves can in particular also be used for larger machines or systems.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose bei einem Ventil mit elektromagnetischer Betätigung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method and a device for diagnosis in a valve with electromagnetic actuation are proposed with the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Diagnose bei einem Ventil mit elektromagnetischer Betätigung, also insbesondere eines mittels eines Elektromagneten mit Magnetspule betätigbaren Ventils, bei einer Ansteuerung des Ventils, und damit insbesondere dazu, mögliche Fehler des Ventils zu erkennen. Als Ventil kommt hierbei insbesondere ein fluidtechnisches Ventil, bevorzugt ein hydraulisches Schaltventil, in Betracht. Es werden eine Versorgungsspannung der Magnetspule und eine magnetische Flussdichte an einer bestimmten Position in oder an dem Ventil erfasst. Insbesondere werden Änderungen der Versorgungsspannung und der magnetischen Flussdichte während eines Schaltvorgangs ermittelt, d.h. Werte vor und nach dem Schaltvorgang verglichen. Hierbei wird, wenn eine Änderung der Versorgungsspannung der Magnetspule größer als ein Spannungsreferenzwert ist, eine Änderung der magnetischen Flussdichte bestimmt.A method according to the invention is used for diagnosis of a valve with electromagnetic actuation, that is to say in particular of a valve which can be actuated by means of an electromagnet with a solenoid coil, when the valve is actuated, and thus in particular to identify possible errors in the valve. In this case, a fluid technology valve, preferably a hydraulic switching valve, is particularly suitable as a valve. A supply voltage of the magnetic coil and a magnetic flux density at a specific position in or on the valve are recorded. In particular, changes in the supply voltage and the magnetic flux density during a switching process are determined, i.e. Compare values before and after switching. Here, when a change in the supply voltage of the solenoid is larger than a voltage reference value, a change in the magnetic flux density is determined.

Eine Änderung der Versorgungsspannung der Magnetspule erfolgt bei regulärem Betrieb, um das Ventil auf eine gewünschte Weise anzusteuern bzw. zu betätigen - oder allgemein gesprochen, das Ventil ein- oder auszuschalten. Bei einem Schaltventil wird zum Betätigen bzw. Schalten beispielsweise eine bestimmte Versorgungsspannung bzw. ein bestimmter Wert der Versorgungsspannung an die Magnetspule angelegt. Als Spannungsreferenzwert kann ein Wert für die Spannung angenommen werden, bei dessen Überschreiten von einer gewünschten Ansteuerung - oder einem Schalten - des Ventils ausgegangen werden kann. Denkbar ist hierfür beispielsweise der Wert Null oder ein kleiner Wert, um gewisse Spannungsschwankungen zu berücksichtigen.The supply voltage of the solenoid coil is changed during regular operation in order to control or actuate the valve in a desired manner - or generally speaking, to switch the valve on or off. In the case of a switching valve, for example, a specific supply voltage or a specific value of the supply voltage is applied to the solenoid for actuation or switching. A value for the voltage can be assumed as the voltage reference value, if it is exceeded, it can be assumed that the valve is actuated - or switched -. A value of zero or a small value is conceivable, for example, in order to take into account certain voltage fluctuations.

Denkbar ist auch, dass die Versorgungsspannung zwei oder mehr verschiedene Werte annehmen kann, um das Ventil auf verschiedene Art anzusteuern. Im Falle eines positiven und negativen Werts der Versorgungsspannung für verschiedene Ansteuerungsarten ist dann beim Vergleich von der Änderung der Versorgungsspannung mit dem Spannungsreferenzwert zweckmäßigerweise ein absoluter Wert bzw. ein Betrag zu nehmen. Generell kann ein solcher Spannungsreferenzwert vom konkreten Typ des Ventils abhängen und daher speziell für einen bestimmten Typ von Ventil vorgegeben werden.It is also conceivable that the supply voltage can assume two or more different values in order to control the valve in different ways. In the case of a positive and negative value of the supply voltage for different types of actuation, an absolute value or an amount is expediently to be taken when comparing the change in the supply voltage with the voltage reference value. In general, such a voltage reference value can depend on the specific type of valve and can therefore be specified specifically for a specific type of valve.

Sobald also eine gewünschte Betätigung erkannt wurde, d.h. wenn die Änderung der Versorgungsspannung der Magnetspule größer als der Spannungsreferenzwert ist, sollte bei regulär funktionierendem Ventil eine Betätigung des Ankers bzw. Schiebers erfolgen, und zwar aufgrund der durch Anlegen der Versorgungsspannung an der Magnetspule erzeugten Magnetkraft. Diese Bewegung des Ankers bzw. Schiebers, der in aller Regel Eisen oder anderes ferromagnetisches Material aufweist, verursacht eine Änderung der magnetischen Flussdichte an einer bestimmten Position in oder am Ventil. Diese bestimmte Position kann an sich beliebig gewählt werden, jedoch ist eine Position nahe der Magnetspule vorteilhaft, um eine Änderung der magnetischen Flussdichte möglichst gut erfassen zu können.As soon as a desired actuation has been recognized, i.e. If the change in the supply voltage of the solenoid coil is greater than the voltage reference value, the armature or slide should be actuated when the valve is functioning normally, on the basis of the magnetic force generated by applying the supply voltage to the solenoid coil. This movement of the armature or slide, which generally has iron or other ferromagnetic material, causes a change in the magnetic flux density at a specific position in or on the valve. This particular position can be chosen as desired, but a position near the magnetic coil is advantageous in order to be able to detect a change in the magnetic flux density as well as possible.

Um die magnetische Flussdichte überhaupt erfassen zu können, kann beispielsweise ein Magnetometer, z.B. in Form eines Hallsensors, verwendet werden. Ein solches Magnetometer kann dabei insbesondere auch in einer geeigneten Vorrichtung zur Diagnose vorhanden sein, welche Vorrichtung dann entsprechend am Ventil anzubringen ist.In order to be able to detect the magnetic flux density at all, a magnetometer, e.g. in the form of a Hall sensor. Such a magnetometer can in particular also be present in a suitable device for diagnosis, which device is then to be attached to the valve accordingly.

Anhand eines Vergleichs der Änderung der Flussdichte mit einem Flussdichtereferenzwert wird dann beurteilt, ob ein Fehler bei dem Ventil vorliegt. Damit ein Ventil im Fall eines Schaltventils eine gewünschte Funktion ausführt, ist in aller Regel eine Bewegung des Ankers bzw. Schiebers um eine bestimmte Weglänge oder von einer ersten in eine bestimmte zweite Position nötig. Dies geht mit einer entsprechend großen Änderung der magnetischen Flussdichte an der bestimmten Position einher. Der Flussdichtereferenzwert kann also so gewählt werden, dass beurteilt werden kann, ob der Anker bzw. Schieber wie gewünscht bewegt wurde. Zu bedenken ist hierbei, dass, je nach bestimmter Position und/oder Bewegungsrichtung von Anker bzw. Schieber, die Änderung der magnetischen Flussdichte positiv oder negativ sein kann, sodass bei dem Vergleich insbesondere ein Betrag bzw. absoluter Wert der Änderung heranzuziehen ist.A comparison of the change in the flux density with a flux density reference value is then used to assess whether there is a fault in the valve. In order for a valve to perform a desired function in the case of a switching valve, it is generally necessary to move the armature or slide by a certain path length or from a first to a certain second position. This is accompanied by a correspondingly large change in the magnetic flux density at the specific position. The The flux density reference value can therefore be selected so that it can be assessed whether the armature or slide has been moved as desired. It should be borne in mind here that, depending on the specific position and / or direction of movement of the armature or slide, the change in the magnetic flux density can be positive or negative, so that in particular an amount or absolute value of the change is to be used in the comparison.

Wenn die Änderung der magnetischen Flussdichte größer als der Flussdichtereferenzwert ist, so wird insbesondere auf einen fehlerfreien Zustand des Ventils geschlossen. Hierbei ist nämlich davon auszugehen, dass, wie erwähnt, der Anker bzw. Schieber wie gewünscht bewegt wurde. Generell kann ein solcher Flussdichtereferenzwert vom konkreten Typ des Ventils abhängen und daher speziell für einen bestimmten Typ von Ventil vorgegeben werden.If the change in the magnetic flux density is greater than the flux density reference value, it is concluded that the valve is in an error-free state. This is because it can be assumed that, as mentioned, the armature or slide has been moved as desired. In general, such a flux density reference value can depend on the specific type of valve and can therefore be specified specifically for a specific type of valve.

Wenn die Änderung der magnetischen Flussdichte jedoch kleiner als der Flussdichtereferenzwert ist, so kann insbesondere auf einen fehlerhaften Zustand des Ventils - bzw. einen Fehler - geschlossen werden. Hierbei ist dann nämlich davon auszugehen, dass der Anker bzw. Schieber nicht wie gewünscht bewegt wurde, beispielsweise gar nicht oder nicht weit genug. Der (in der Regel selten auftretende) Fall, dass die Änderung der magnetischen Flussdichte genau dem Flussdichtereferenzwert entspricht, kann beispielsweise je nach Wunsch dem einen oder dem anderen Fall zugeordnet werden.If, however, the change in the magnetic flux density is smaller than the flux density reference value, it is possible in particular to conclude that the valve is in an incorrect state - or an error. It can then be assumed that the armature or slide has not been moved as desired, for example not at all or not far enough. The (usually rare) case in which the change in the magnetic flux density corresponds exactly to the flux density reference value can, for example, be assigned to one or the other case as desired.

Weiterhin ist es bevorzugt, einen ohmschen Widerstand der Magnetspule zu ermitteln, wenn die Änderung der magnetischen Flussdichte kleiner als der Flussdichtereferenzwert ist. Anhand eines Vergleichs des ohmschen Widerstands der Magnetspule mit einem Widerstandsreferenzwert kann dann auf eine Art des Fehlers geschlossen werden.Furthermore, it is preferred to determine an ohmic resistance of the magnet coil if the change in the magnetic flux density is smaller than the flux density reference value. On the basis of a comparison of the ohmic resistance of the magnet coil with a resistance reference value, a type of error can then be concluded.

Die Magnetspule bzw. deren Windung hat bei ordnungsgemäßer Funktion einen bestimmten ohmschen Widerstand, der insbesondere dem erwähnten Widerstandsreferenzwert entsprechen kann. Wenn nun der aktuelle ohmsche Widerstand diesem Widerstandsreferenzwert entspricht, ist davon auszugehen, dass der Fehler nicht in der Magnetspule liegt, sondern die Magnetspule vielmehr ordnungsgemäß funktioniert. Entsprechend kann auf einen Fehler in oder bei einem beweglichen Teil des Ventils geschlossen werden. Als relevante bewegliche Teile kommen dabei insbesondere der Anker und/oder der Schieber in Betracht, die beispielsweise klemmen können. Eine Ursache hierfür kann beispielsweise in einer Verschmutzung der hydraulischen Flüssigkeit liegen oder in Rost an dem beweglichen Teil, einer Verformung oder Verschleiß des beweglichen Teils oder auch in einem Bruch einer in dem Ventil verwendete Feder bzw. Rückstellfeder.When properly functioning, the magnetic coil or its winding has a certain ohmic resistance, which in particular can correspond to the resistance reference value mentioned. If the current ohmic resistance now corresponds to this resistance reference value, it can be assumed that the fault is not in the magnet coil, but rather that the magnet coil is functioning properly. Accordingly, an error in or in a moving part of the valve can be concluded. The relevant moving parts are in particular the armature and / or the slide, which can jam, for example. One reason for this can be, for example, contamination of the hydraulic fluid or rust in the movable part, deformation or wear of the movable part or even a break in a spring or return spring used in the valve.

Unter der Bedingung, dass der ohmsche Widerstand dem Widerstandsreferenzwert entspricht, ist dabei insbesondere zu verstehen, dass der ohmsche Widerstand gleich dem Widerstandsreferenzwert ist, jedoch können gewisse Toleranzen bzw. Messtoleranzen berücksichtigt werden.Under the condition that the ohmic resistance corresponds to the resistance reference value, it is to be understood in particular that the ohmic resistance is equal to the resistance reference value, but certain tolerances or measurement tolerances can be taken into account.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn bei dem Vergleich des ohmschen Widerstands der Magnetspule mit dem Widerstandsreferenzwert eine Temperatur der Magnetspule berücksichtigt wird. Je nach Art der Betätigung des Ventils bzw. Bestromung der Magnetspule erwärmt sich die Magnetspule nämlich unterschiedlich, was sich auch im ohmschen Widerstand der Spule niederschlägt. Indem eine Temperatur der Magnetspule berücksichtigt wird, kann also beispielsweise als Widerstandsreferenzwert ein für die betreffende bzw. aktuelle Temperatur relevanter Widerstandsreferenzwert verwendet werden. Ebenso kann aber ein fester Widerstandsreferenzwert für beispielsweise 20°C oder 25°C verwendet werden, wozu dann der gemessene ohmsche Widerstand auf einen entsprechenden Widerstand bei dieser Temperatur, also beispielsweise 20°C oder 25°, umgerechnet wird.It is also advantageous if a temperature of the magnet coil is taken into account when comparing the ohmic resistance of the magnet coil with the resistance reference value. Depending on the type of actuation of the valve or energization of the solenoid, the solenoid heats up differently, which is also reflected in the ohmic resistance of the coil. By taking a temperature of the magnetic coil into account, a resistance reference value relevant for the relevant or current temperature can be used, for example, as the resistance reference value. However, a fixed resistance reference value for, for example, 20 ° C. or 25 ° C. can also be used, for which purpose the measured ohmic resistance is then converted to a corresponding resistance at this temperature, for example 20 ° C. or 25 °.

Wenn der ohmsche Widerstand der Magnetspule hingegen nicht dem Widerstandsreferenzwert entspricht, so kann auf einen Fehler in oder bei der Magnetspule geschlossen werden. If, on the other hand, the ohmic resistance of the magnet coil does not correspond to the resistance reference value, then an error in or in the magnet coil can be concluded.

Hierbei muss die Magnetspule zwar nicht völlig funktionsunfähig sein, jedoch ist zumindest davon auszugehen, dass die erforderliche Magnetkraft nicht aufgebracht werden kann.Here, the magnetic coil does not have to be completely inoperative, but it can at least be assumed that the required magnetic force cannot be applied.

Insbesondere wird dabei, wenn der ohmsche Widerstand der Magnetspule kleiner als der Widerstandsreferenzwert ist, auf einen Windungskurzschluss in der Magnetspule als Fehler geschlossen, da ein Windungskurzschluss zu einem verringerten ohmschen Widerstand führt. Hierbei ist eine besonders genaue Ermittlung des Widerstands - insbesondere auch unter Berücksichtigung der Temperatur - wünschenswert, um auch schon einen Kurzschluss zwischen nur wenig voneinander beabstandeten Windungen erkennen zu können. Wenn der ohmsche Widerstand der Magnetspule hingegen größer als der Widerstandsreferenzwert ist, kann auf eine Unterbrechung in der Magnetspule als Fehler geschlossen werden. Insbesondere geht der ermittelte ohmsche Widerstand dann gegen unendlich. Eine Berücksichtigung der Temperatur ist - zumindest für diesen speziellen Fall - dann weniger relevant.In particular, if the ohmic resistance of the magnet coil is less than the resistance reference value, a short circuit in the magnet coil is concluded as an error, since a short circuit leads to a reduced ohmic resistance. In this case, a particularly precise determination of the resistance - in particular also taking into account the temperature - is desirable in order to be able to detect a short circuit between windings which are only slightly spaced apart. If, on the other hand, the ohmic resistance of the magnet coil is greater than the resistance reference value, an interruption in the magnet coil can be concluded as an error. In particular, the ohmic resistance determined then goes towards infinity. Taking the temperature into account is then less relevant - at least for this special case.

Besonders bevorzugt ist, wenn ein ermittelter Zustand des Ventils hinsichtlich des Vorliegens eines Fehlers und insbesondere auch eine Art des Fehlers, auf einer Anzeige angezeigt und/oder in einem Speicher abgespeichert und/oder an eine entfernte Stelle übermittelt wird. Mit anderen Worten kann einem Benutzer des Ventils damit besonders einfach und schnell eine Rückmeldung über den aktuellen Zustand des Ventils gegeben werden. Als Anzeige kommt in einem einfachen Fall beispielsweise eine Anzeige mit drei verschiedenen Farben, beispielsweise LEDs, in Betracht, die einen fehlerfreien Zustand, einen Fehler bei einem beweglichen Teil und einen Fehler bei der Magnetspule anzeigen. Mit einem internen Speicher einer ausführenden Vorrichtung können insbesondere Fehler auch für spätere Diagnosezwecke abgespeichert werden. Durch geeignete drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation können die Zustände bzw. Fehler auch an eine entfernte Stelle wie einen zentralen Server oder eine Bedienstelle übermittelt werden, an der ein Verwender beispielsweise die Zustände mehrere Ventile überwachen kann.It is particularly preferred if an ascertained state of the valve with regard to the presence of an error and in particular also a type of error is shown on a display and / or stored in a memory and / or to a remote one Job is transmitted. In other words, a user of the valve can be given a feedback on the current state of the valve particularly easily and quickly. In a simple case, the display is, for example, a display with three different colors, for example LEDs, which indicate an error-free state, an error in a moving part and an error in the magnet coil. With an internal memory of an executing device, errors in particular can also be stored for later diagnostic purposes. By means of suitable wired or wireless communication, the states or errors can also be transmitted to a remote location, such as a central server or an operating point, at which a user can, for example, monitor the states of several valves.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Diagnose bei einem Ventil mit elektromagnetischer Betätigung bei einer Ansteuerung des Ventils. Die Vorrichtung ist dabei dazu eingerichtet und weist entsprechende Mittel auf, eine Versorgungsspannung der Magnetspule und eine magnetische Flussdichte an einer bestimmten Position in oder an dem Ventil zu erfassen, und, wenn eine Änderung einer Versorgungsspannung der Magnetspule größer als eine Spannungsreferenzwert ist, eine Änderung der magnetischen Flussdichte an einer bestimmten Position in oder an dem Ventil zu erfassen. Hierzu kann in der Vorrichtung insbesondere ein geeignetes Magnetometer, z.B. in Form eines Hallsensors vorgesehen sein, wie schon in Bezug auf das Verfahren erwähnt. Außerdem ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, anhand eines Vergleichs der Änderung der Flussdichte mit einem Flussdichtereferenzwert zu beurteilen, ob ein Fehler bei dem Ventil vorliegt. Hierzu kann die Vorrichtung eine geeignete Recheneinheit zur Durchführung nötiger Berechnungen aufweisen.The invention further relates to a device for diagnosis in a valve with electromagnetic actuation when the valve is actuated. The device is set up for this purpose and has corresponding means for detecting a supply voltage of the magnetic coil and a magnetic flux density at a specific position in or on the valve, and, if a change in a supply voltage of the magnetic coil is greater than a voltage reference value, a change in the to detect magnetic flux density at a specific position in or on the valve. For this purpose, a suitable magnetometer, e.g. be provided in the form of a Hall sensor, as already mentioned in relation to the method. In addition, the device is set up to use a comparison of the change in the flux density with a flux density reference value to assess whether there is a fault in the valve. For this purpose, the device can have a suitable computing unit for carrying out the necessary calculations.

Bevorzugt ist die Vorrichtung auch dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Insofern kann die Vorrichtung beispielsweise auch eine geeignete Anzeige und/oder Kommunikationsmittel aufweisen. In diesem Zusammenhang sei auch auf die bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile des Verfahrens verwiesen, die hier entsprechend gelten.The device is preferably also set up to carry out a method according to the invention. In this respect, the device can also have a suitable display and / or communication means, for example. In this context, reference is also made to the preferred embodiments and advantages of the method, which apply here accordingly.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Vorrichtung dazu eingerichtet ist und entsprechende Mittel aufweist, an die Versorgungsspannung der Magnetspule angeschlossen zu werden, und über die Versorgungsspannung der Magnetspule mit Energie versorgbar ist. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise an einem Versorgungsanschluss des Ventils zwischengeschaltet werden, um die Versorgungsspannung abzugreifen. Auf diese Weise kann eine entsprechende Diagnose zwar nur bei anliegender Versorgungsspannung erfolgen, jedoch ist keine separate Stromversorgung nötig.Furthermore, it is preferred if the device is set up for this and has appropriate means to be connected to the supply voltage of the solenoid coil and can be supplied with energy via the supply voltage of the solenoid coil. For this purpose, the device can be interposed, for example, at a supply connection of the valve in order to tap the supply voltage. In this way, a corresponding diagnosis can only be made when the supply voltage is present, but no separate power supply is necessary.

Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch bevorzugt, wenn die Vorrichtung eine interne Energieversorgung, insbesondere eine Batterie und/oder einen Kondensator, aufweist. Damit ist beispielsweise eine dauerhafte Energieversorgung bzw. eine Energieversorgung unabhängig von der Versorgungsspannung möglich. Alternativ oder zusätzlich ist es außerdem bevorzugt, wenn die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, an eine externe Versorgungsspannung angeschlossen zu werden.Alternatively or additionally, however, it is also preferred if the device has an internal energy supply, in particular a battery and / or a capacitor. This enables, for example, a permanent energy supply or an energy supply independent of the supply voltage. Alternatively or additionally, it is also preferred if the device is set up to be connected to an external supply voltage.

Generell ist es auch zweckmäßig, eine solche Vorrichtung einem bestimmten Ventil zuzuordnen, insbesondere dann, wenn beispielsweise bei einer industriellen Anlage viele solcher Ventile verwendet werden. Hierzu können beispielsweise ein QR-Code, RFID oder andere Techniken verwendet werden. Damit kann beispielsweise besonders einfach herausgefunden werden, welches Ventil von einer Vielzahl von Ventilen einen Fehler aufweist. Es kann somit ein schneller Austausch vorgenommen werden.In general, it is also expedient to assign such a device to a specific valve, in particular if, for example, many such valves are used in an industrial system. For example, a QR code, RFID or other techniques can be used for this. This makes it particularly easy to find out, for example, which valve out of a large number of valves has a fault. A quick exchange can thus be carried out.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program with program code for carrying out all method steps is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing computing unit is still used for further tasks and is therefore present anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs etc. It is also possible to download a program via computer networks (internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.

Figurenliste Figure list

  • 1 zeigt schematisch ein Ventil mit elektromagnetischer Betätigung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform. 1 shows schematically a valve with electromagnetic actuation with a device according to the invention in a preferred embodiment.
  • 2 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform. 2nd shows schematically a sequence of a method according to the invention in a preferred embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist schematisch ein Ventil 100 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Das Ventil 100 ist beispielhaft als hydraulisches Schaltventil ausgebildet und weist einen Schieber 110 auf, der in einem Gehäuse zwischen verschiedenen Stellungen bewegt werden kann, um Druckanschlüsse P für eine Pumpe, T für einen Tank und Arbeitsanschlüsse A und B geeignet miteinander zu verbinden.In 1 is schematically a valve 100 with a device according to the invention 200 shown in a preferred embodiment, in which a method according to the invention can be carried out. The valve 100 is designed as an example as a hydraulic switching valve and has a slide 110 on, which can be moved between different positions in a housing, around pressure connections P for a pump, T for a tank and working connections A and B suitable to connect with each other.

Der Schieber 110 wird an einem Gehäuseende mittels einer Feder 120 mit einer Rückstellkraft und an einem anderen Gehäuseende mittels einer elektromagnetischen Betätigung bzw. mittels eines Elektromagneten 130, welcher wiederum eine Magnetspule 131 aufweist, mit einer Einstellkraft beaufschlagt.The slider 110 is attached to a housing end by means of a spring 120 with a restoring force and at another end of the housing by means of an electromagnetic actuation or by means of an electromagnet 130 which in turn is a magnetic coil 131 has, applied with an adjusting force.

An die Magnetspule 131 kann an Versorgungsanschlüssen 140 eine Versorgungsspannung U angelegt werden, um den Schieber 110 zu bewegen. Weiterhin ist eine Recheneinheit 150 vorgesehen, um die Spannung U an die Magnetspule 131 anzulegen und so das Ventil zu steuern bzw. anzusteuern.To the solenoid 131 can be on supply connections 140 a supply voltage U be applied to the slider 110 to move. There is also a computing unit 150 provided to the tension U to the solenoid 131 to create and thus control the valve.

Weiterhin ist eine Vorrichtung 200 zur Diagnose bei dem Ventil 100 vorgesehen. Diese Vorrichtung 200 weist Anschlüsse 230 und 231 auf, mittels welcher sie zwischen die Versorgungsanschlüsse 140 des Ventils und die Recheneinheit 150 bzw. die Versorgungsspannung U geschaltet werden kann. Damit kann die Vorrichtung 200 über die Versorgungsspannung U mit Energie versorgt werden.Furthermore, there is a device 200 for diagnosis of the valve 100 intended. This device 200 has connections 230 and 231 by means of which they are between the supply connections 140 of the valve and the computing unit 150 or the supply voltage U can be switched. So that the device 200 via the supply voltage U be supplied with energy.

In der Vorrichtung 200 sind zudem eine Recheneinheit 240, eine Anzeige 250 sowie ein Magnetometer 210 und ein Temperatursensor 220 vorgesehen. Mittels des Magnetometers 210 kann eine magnetische Flussdichte und insbesondere deren Änderung ermittelt werden. Mittels des Temperatursensors 220 kann eine Temperatur der Magnetspule ermittelt werden. Insofern ist es zweckmäßig, wenn die Vorrichtung 200 möglichst nahe am Ventil 100 bzw. an der Magnetspule 131 angeordnet wird.In the device 200 are also a computing unit 240 , an ad 250 as well as a magnetometer 210 and a temperature sensor 220 intended. Using the magnetometer 210 a magnetic flux density and in particular its change can be determined. By means of the temperature sensor 220 a temperature of the magnetic coil can be determined. In this respect, it is useful if the device 200 as close to the valve as possible 100 or on the solenoid 131 is arranged.

Wenn es gewünscht ist, die Vorrichtung an einem vom Ventil weiter entfernen Ort anzuordnen, beispielsweise zusammen mit anderen Vorrichtungen von anderen Ventilen, so ist es zweckmäßig, Magnetometer und Temperatursensor am Ventil anzuordnen und entsprechend über Leitungen an die Vorrichtung anzubinden.If it is desired to arrange the device at a location further away from the valve, for example together with other devices from other valves, it is expedient to arrange the magnetometer and temperature sensor on the valve and to connect them to the device accordingly via lines.

In 2 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Hierzu kann eine Vorrichtung mit einem Ventil wie in 1 gezeigt verwendet werden.In 2nd a sequence of a method according to the invention is shown schematically in a preferred embodiment. For this purpose, a device with a valve as in 1 shown.

Es werden Änderungen der Versorgungsspannung und der magnetischen Flussdichte während eines Schaltvorgangs ermittelt, d.h. Werte vor und nach dem Schaltvorgang verglichen. Zunächst wird eine Änderung ΔU einer Versorgungsspannung erfasst und mit einem Spannungsreferenzwert Uref verglichen, um zu beurteilen, ob das Ventil angesteuert bzw. betätigt wird bzw. werden soll. Ist die Änderung ΔU größer (oder gleich) dem Spannungsreferenzwert Uref (vgl. y-Entscheidung), so kann davon ausgegangen werden, dass das Ventil betätigt werden soll und es wird eine Änderung ΔB der magnetischen Flussdichte an einer bestimmten Position nahe der Magnetspule ermittelt.Changes in the supply voltage and the magnetic flux density during a switching process are determined, ie values before and after the switching process are compared. First, there will be a change ΔU of a supply voltage and with a voltage reference value U ref compared to judge whether the valve is driven or should be operated. Is the change ΔU greater (or equal) to the voltage reference value Uref (see y decision), it can be assumed that the valve should be operated and there will be a change ΔB the magnetic flux density at a certain position near the solenoid.

Die Änderung ΔB wird dann mit einem Flussdichtereferenzwert Bref verglichen, um zu beurteilen, ob sich der Schieber bzw. Anker (hinreichend) bewegt hat. Ist die Änderung ΔB größer (oder gleich) dem Flussdichtereferenzwert Bref (vgl. y-Entscheidung), so kann davon ausgegangen werden, dass sich der Anker (hinreichend) bewegt hat und die Betätigung des Ventils ordnungsgemäß funktioniert hat. Es liegt somit ein fehlerfreier Zustand A1 des Ventils vor, der beispielsweise auf der Anzeige angezeigt werden kann. Denkbar ist hierzu beispielsweise ein grünes Licht.The change ΔB is then compared to a flux density reference value Bref in order to assess whether the slide or armature has moved (sufficiently). Is the change ΔB greater than (or equal to) the flux density reference value Bref (cf.y decision), it can be assumed that the armature has moved (sufficiently) and the actuation of the valve has worked properly. There is therefore an error-free state A 1 of the valve, which can be shown on the display, for example. A green light is conceivable, for example.

Ist die Änderung ΔB hingegen kleiner als der Flussdichtereferenzwert Bref (vgl. n-Entscheidung), so kann davon ausgegangen werden, dass sich der Anker nicht (hinreichend) bewegt hat und ein Fehler vorliegt.Is the change ΔB however, less than the flux density reference value Bref (see n-decision), it can be assumed that the anchor has not moved (sufficiently) and an error has occurred.

Daraufhin wird, insbesondere unter Berücksichtigung einer Temperatur T der Magnetspule, ein ohmscher Widerstand R der Magnetspule bzw. von deren Windung ermittelt. Hierzu kann beispielsweise eine Messung von Strom und Spannung vorgenommen werden. Wenn der ohmsche Widerstand R einem Referenzwiderstand Rref entspricht (y-Entscheidung), so kann davon ausgegangen werden, dass die Magnetspule ordnungsgemäß funktioniert und, dass ein Fehler eines beweglichen Teils vorliegt, wie eingangs erläutert. Dieser Zustand A2 kann beispielsweise auf der Anzeige angezeigt werden kann. Denkbar ist hierzu beispielsweise ein gelbes Licht.Thereupon, in particular taking into account a temperature T of the magnet coil, an ohmic resistance R of the magnet coil or of its winding is determined. This can be done, for example, by measuring the current and voltage. If the ohmic resistance R corresponds to a reference resistance Rref (y decision), it can be assumed that the magnet coil is functioning properly and that there is a fault in a moving part, as explained at the beginning. This state A 2 can, for example, be shown on the display. For example, a yellow light is conceivable for this.

Wenn der ohmsche Widerstand R hingegen nicht dem Referenzwiderstand Rref entspricht (n-Entscheidung), so kann davon ausgegangen werden, dass die Magnetspule nicht ordnungsgemäß funktioniert, d.h. dass ein Fehler in oder bei der Magnetspule vorliegt. Dieser Zustand A3 kann beispielsweise auf der Anzeige angezeigt werden kann. Denkbar ist hierzu beispielsweise ein rotes Licht.If, on the other hand, the ohmic resistance R does not correspond to the reference resistance Rref (n decision), it can be assumed that the magnet coil is not functioning properly, ie that there is a fault in or with the magnet coil. This state A 3 can for example be shown on the display. A red light is conceivable, for example.

Wie ebenfalls schon erläutert, kann hier dann nochmals zwischen einem Kurzschluss in der Windung und einer Unterbrechung in der Magnetspule unterschieden werden. Auch kann dann in dem anzuzeigenden Zustand nochmals näher unterschieden werden.As also already explained, a distinction can then be made here again between a short circuit in the winding and an interruption in the magnet coil. A distinction can also be made in the state to be displayed.

Claims (15)

Verfahren zur Diagnose bei einem Ventil (100) mit elektromagnetischer Betätigung bei einer Ansteuerung des Ventils (100), wobei eine Versorgungsspannung (U) einer Magnetspule (131) und eine magnetische Flussdichte an einer bestimmten Position in oder an dem Ventil (100) erfasst werden, wobei, wenn eine Änderung (ΔU) einer Versorgungsspannung (U) der Magnetspule (131) größer als ein Spannungsreferenzwert (Uref) ist, eine Änderung (ΔB) der magnetischen Flussdichte bestimmt wird, und wobei anhand eines Vergleichs der Änderung (ΔB) der Flussdichte mit einem Flussdichtereferenzwert (Bref) beurteilt wird, ob ein Fehler bei dem Ventil (100) vorliegt.Method for diagnosis of a valve (100) with electromagnetic actuation when the valve (100) is activated, wherein a supply voltage (U) of a magnetic coil (131) and a magnetic flux density at a specific position in or on the valve (100) are recorded , wherein if a change (ΔU) in a supply voltage (U) of the magnetic coil (131) is greater than a voltage reference value (U ref ), a change (ΔB) in the magnetic flux density is determined, and wherein a comparison of the change (ΔB) the flux density is assessed with a flux density reference value (B ref ) whether there is a fault in the valve (100). Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn die Änderung (ΔB) der magnetischen Flussdichte größer als der Flussdichtereferenzwert (Bref) ist, auf einen fehlerfreien Zustand (A1) des Ventils (100) geschlossen wird.Procedure according to Claim 1 , wherein if the change (ΔB) in the magnetic flux density is greater than the flux density reference value (B ref ), an error-free state (A 1 ) of the valve (100) is concluded. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die Änderung (ΔB) der magnetischen Flussdichte kleiner als der Flussdichtereferenzwert (Bref) ist, auf einen fehlerhaften Zustand des Ventils geschlossen wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd , wherein if the change (ΔB) in the magnetic flux density is smaller than the flux density reference value (B ref ), a faulty state of the valve is concluded. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein ohmscher Widerstand (R) der Magnetspule (131) ermittelt wird, und, wenn die Änderung (ΔB) der magnetischen Flussdichte kleiner als der Flussdichtereferenzwert (Bref) ist, anhand eines Vergleichs des ohmschen Widerstands (R) der Magnetspule mit einem Widerstandsreferenzwert (Rref) auf eine Art des Fehlers geschlossen wird.Procedure according to Claim 3 , wherein an ohmic resistance (R) of the magnet coil (131) is determined and, if the change (ΔB) in the magnetic flux density is smaller than the flux density reference value (B ref ), by comparing the ohmic resistance (R) of the magnet coil with one Resistance reference value (R ref ) is concluded on a type of error. Verfahren nach Anspruch 4, wobei bei dem Vergleich des ohmschen Widerstands (R) der Magnetspule mit dem Widerstandsreferenzwert (Rref) eine Temperatur (T) der Magnetspule berücksichtigt wird.Procedure according to Claim 4 , a temperature (T) of the magnet coil being taken into account when comparing the ohmic resistance (R) of the magnet coil with the resistance reference value (R ref ). Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei, wenn der ohmsche Widerstand (R) der Magnetspule dem Widerstandsreferenzwert (Rref) entspricht, auf einen Fehler in oder bei einem beweglichen Teil (110) des Ventils (100) geschlossen wird.Procedure according to Claim 4 or 5 , wherein if the ohmic resistance (R) of the solenoid corresponds to the resistance reference value (R ref ), an error in or in a moving part (110) of the valve (100) is concluded. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei, wenn der ohmsche Widerstand (R) der Magnetspule nicht dem Widerstandsreferenzwert (Rref) entspricht, auf einen Fehler in oder bei der Magnetspule (131) geschlossen wird.Procedure according to one of the Claims 4 to 6 , wherein if the ohmic resistance (R) of the magnet coil does not correspond to the resistance reference value (R ref ), an error in or in the magnet coil (131) is concluded. Verfahren nach Anspruch 7, wobei, wenn der ohmsche Widerstand (R) der Magnetspule kleiner als der Widerstandsreferenzwert (Rref) ist, auf einen Windungskurzschluss bei der Magnetspule (131) als Fehler geschlossen wird, und/oder, wenn der ohmsche Widerstand (R) der Magnetspule größer als der Widerstandsreferenzwert (Rref) ist, auf eine Unterbrechung in der Magnetspule (131) als Fehler geschlossen wird.Procedure according to Claim 7 , wherein if the ohmic resistance (R) of the magnet coil is less than the resistance reference value (R ref ), a short circuit in the magnet coil (131) is concluded as a fault, and / or if the ohmic resistance (R) of the magnet coil is greater than the resistance reference value (R ref ), an interruption in the magnetic coil (131) is concluded as an error. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein ermittelter Zustand (A1, A2, A3) des Ventils (100) hinsichtlich des Vorliegens eines Fehlers und insbesondere, in Rückbezüge auf einen der Ansprüche 3 bis 8, eine Art des Fehlers, auf einer Anzeige (250) angezeigt und/oder in einem Speicher abgespeichert und/oder an eine entfernte Stelle übermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein an ascertained state (A 1 , A 2 , A 3 ) of the valve (100) with regard to the presence of an error and in particular with reference to one of the Claims 3 to 8th , a type of error, displayed on a display (250) and / or stored in a memory and / or transmitted to a remote location. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Ventil (100) ein fluidtechnisches Ventil, insbesondere ein hydraulisches Schaltventil, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a fluid technology valve, in particular a hydraulic switching valve, is used as the valve (100). Vorrichtung (200) zur Diagnose bei einem Ventil (100) mit elektromagnetischer Betätigung bei einer Ansteuerung des Ventils (100), wobei die Vorrichtung (100) Mittel aufweist und dazu eingerichtet ist, eine Versorgungsspannung (U) einer Magnetspule (131) und eine magnetische Flussdichte an einer bestimmten Position in oder an dem Ventil (100) zu erfassen, eine Änderung (ΔU) der Versorgungsspannung (U) der Magnetspule (131) zu erfassen und mit einem Spannungsreferenzwert zu vergleichen, eine Änderung (ΔB) einer magnetischen Flussdichte an einer bestimmten Position in oder an dem Ventil (100) zu erfassen, und wobei die Vorrichtung (100) weiterhin dazu eingerichtet ist, wenn die Änderung (ΔU) der Versorgungsspannung der Magnetspule größer als der Spannungsreferenzwert ist, anhand eines Vergleichs der Änderung (ΔB) der Flussdichte mit einem Flussdichtereferenzwert (Bref) zu beurteilen, ob ein Fehler bei dem Ventil (100) vorliegt.Device (200) for diagnosis of a valve (100) with electromagnetic actuation when the valve (100) is activated, the device (100) having means and being set up to supply a supply voltage (U) of a magnetic coil (131) and a magnetic one Detect flux density at a specific position in or on the valve (100), detect a change (ΔU) in the supply voltage (U) of the magnet coil (131) and compare it with a voltage reference value, change (ΔB) in a magnetic flux density in a determined position in or on the valve (100), and wherein the device (100) is further set up if the change (ΔU) of the supply voltage of the solenoid coil is greater than the voltage reference value, based on a comparison of the Change (ΔB) the flux density with a flux density reference value (B ref ) to assess whether there is a fault in the valve (100). Vorrichtung (200) nach Anspruch 11, die dazu eingerichtet ist, an die Versorgungsspannung (U) der Magnetspule (131) angeschlossen zu werden, und die über die Versorgungsspannung (U) der Magnetspule mit Energie versorgbar ist.Device (200) after Claim 11 which is set up to be connected to the supply voltage (U) of the magnet coil (131) and which can be supplied with energy via the supply voltage (U) of the magnet coil. Vorrichtung (200) nach Anspruch 11 oder 12, mit einer internen Energieversorgung, insbesondere einer Batterie und/oder einem Kondensator.Device (200) after Claim 11 or 12 , with an internal power supply, in particular a battery and / or a capacitor. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, die dazu eingerichtet ist, an eine externe Versorgungsspannung angeschlossen zu werden.Device (200) according to one of the Claims 11 to 13 , which is set up to be connected to an external supply voltage. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.Device (200) according to one of the Claims 11 to 14 which is set up to carry out a method according to one of the Claims 1 to 10th perform.
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