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Die Erfindung betrifft eine Aktoranordnung mit zumindest einem mittels zweier Stellelemente in zwei gegenläufigen Richtungen bewegbaren Aktorelement, wobei die Stellelemente mit elektrisch ansteuerbaren Formgedächtnislegierungsdrähten gebildet sind, und mit einer mit den Stellelementen elektrisch verbundenen Steuereinheit.
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Eine solche Aktoranordnung ist bereits in der (nicht vorveröffentlichten) Anmeldung 10 2020 210 212.0 beschrieben.
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Die dortige Aktoranordnung ist als Linearantriebsanordnung ausgebildet und weist einen durch Öffnungen in Lagerelementen bewegbaren Stab auf, der durch eine Öffnung eines Hebelelements verläuft, das gegenüber dem Stab durch Stellelemente aus elektrisch ansteuerbaren Formgedächtnislegierungsdrähten in gegenläufige Richtungen verkippt werden kann und hierdurch in einen Kraftschluss mit dem Stab gelangt, wodurch der Stab bei einer Verschiebung des Hebelelements mit diesem mitgenommen wird. Hierdurch kommt es zu einer Linearbewegung des Stabes, der also ein Aktorelement darstellt. Der 10 2020 210 212.0 ist jedoch nicht zu entnehmen, wie die beiden Stellelemente auf einfache Weise angesteuert werden sollen.
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Aktoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen (SMA für shape memory alloy) sind kompakt und kostengünstig herstellbar. In vielen Fällen werden mehrere derartige Aktoren direkt in ein elektronisches Steuergerät integriert, z.B. für pneumatische Ventile.
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Für andere Anwendungen, wie z.B. Lüftungssteuerungen in einem Fahrzeug, werden ebenfalls mehrere Aktoren benötigt. Aufgrund der Funktion und Anordnung der damit zu betätigenden Stellelemente scheidet hier aber die Integration der Aktoren in ein Steuergerät aus. Vielmehr werden die Aktoren „vor Ort“ am jeweiligen Stellelement (z.B. schwenkbare Klappe) verbaut. Die Ansteuerung soll aus Kostengründen jedoch weiterhin über ein gemeinsames Steuergerät erfolgen. Daher werden von diesem Steuergerät elektrische Leitungen zu jedem einzelnen Aktor verlegt, wodurch ein entsprechender Aufwand für Kabel und Steckverbindungen entsteht.
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Des Weiteren benötigen derartige Aktoren oftmals eine Verstellmöglichkeit in zwei Richtungen sowie eine proportionale Verstellmöglichkeit, um nicht nur zwei Endlagen, sondern auch Zwischenstellungen gezielt ansteuern zu können. Eine Möglichkeit zum Erfassen der Position erlaubt hierbei eine Überwachung bzw. eine rückgekoppelte Regelung. Üblicherweise werden Endlagenschalter, Hallsensoren oder Potentiometer zur Erfassung der Position eingesetzt, wofür zusätzliche Leitungen benötigt werden.
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Die
DE 600 31 687 T2 beschreibt kaskadierte SMA-Aktoren sowie eine Widerstandsmessung des SMA-Drahtes in Ansteuer-Pausen einer PWM.
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In der
DE 10 2016 219 346 B4 und der
DE 10 2016 225 519 A1 ist die Ansteuerung eines SMA-Aktors, der in einer Endlage teilweise kurzgeschlossen wird, beschrieben, um so das Erreichen der Endlage mittels einer Spannungs- bzw. Strommessung über die Ansteuerleitung zu erfassen.
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Die
WO 2010 136342 A1 offenbart die Ansteuerung eines aus zwei gegenläufig wirkenden Piezokristallen bestehenden Aktors, wobei der jeweils nicht angesteuerte Piezokristall als Sensor verwendet wird.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die benötigte Anzahl an Leitungen zwischen Steuergerät und einem gattungsgemäßen Aktor auf zwei zu minimieren. Der Aktor soll in beide Richtungen stufenlos verstellbar sein und eine Erfassung der Position ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Aktoranordnung mit zumindest einem mittels zweier Stellelemente in zwei gegenläufigen Richtungen bewegbaren Aktorelement, wobei die Stellelemente mit elektrisch ansteuerbaren Formgedächtnislegierungsdrähten gebildet sind, mit einer mit den Stellelementen elektrisch verbundenen Steuereinheit, wobei die Steuereinheit eine ansteuerbare Steuerschaltung aufweist, die ausgebildet ist, wahlweise das eine oder das andere Stellelement mit einer Spannungsquelle zu verbinden, wobei zwischen der Steuereinheit und den Stellelementen lediglich eine Zweidraht-Verbindung ausgebildet ist.
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Es ist also möglich, mit geringem Verkabelungsaufwand beide Stellelemente mittels der Steuereinheit mit einer Spannungsquelle zu verbinden und damit nicht nur eine Aktivierung zu ermöglichen, sondern auch eine Zustandserfassung, beispielsweise über eine Widerstandsmessung.
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Das Aktorelement der Aktoranordnung kann insbesondere als Wippe ausgebildet sein, mit deren Endbereichen jeweils eines der Stellelemente verbunden ist.
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Hierdurch kann das Aktorelement um einen Drehpunkt geschwenkt werden, um ein Betätigungsmittel, wie beispielsweise eine Leuchte, zu bewegen. Dies kann wegen der zwei Stellelemente auf einfache Weise in beide Richtungen erfolgen.
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Es ist aber auch jede andere Ausführung eines Aktorelements, beispielsweise als Linearaktor, möglich.
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In einer bevorzugten Ausbildung ist die ansteuerbare Steuerschaltung der Aktoranordnung als eine mit elektronischen Schaltern gebildete Vollbrückenschaltung ausgebildet. Hierdurch kann in im Prinzip bekannter Weise eine Polaritätsumkehr der Versorgungsspannung erfolgen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Aktoranordnung eine in der Steuereinheit ausgebildete Widerstandsmessschaltung auf, die eingerichtet ist, die Widerstandswerte der beiden Stellelemente periodisch zu erfassen.
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Hierdurch ist aufgrund eines Zusammenhangs der Widerstände mit der Position der Stellelemente und damit des Aktorelements eine genaue Positionsbestimmung möglich.
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In vorteilhafter Weise erfolgt die Widerstandsmessung eines Stellelements während einer Ansteuerpause mit einer Stromstärke und einer Zeitdauer, durch die das Stellelement nicht aktiviert oder dessen Temperatur nicht nennenswert erhöht wird.
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Für eine Kalibrierung der Aktoranordnung kann die Strommessschaltung der Widerstandsmessschaltung mit zumindest einem schaltbaren Strommesswiderstandspfad gebildet sein, so dass unterschiedliche Strommesswiderstände eingestellt werden können.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist jedes der Stellelemente über eine Diode mit der Steuerschaltung verbunden, wobei die Dioden unterschiedlich gepolt sind. Hierdurch kann ein Strom bei einer bestimmten Polarität der Versorgungsspannung immer nur durch ein Stellelement fließen.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Dioden thermisch gekoppelt verbaut sind, da sich bei einer Differenzmessung der Widerstände die Widerstandswerte der Dioden dann weitgehend herausrechnen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann den Stellelementen jeweils eine Endstellungserkennungsschaltung zugeordnet sein.
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Hierdurch kann nicht nur eine Überbeanspruchung der Stellelemente durch einen hohen Stromfluss vermieden werden, da der Stromfluss bei Erkennung der Endstellung unterbrochen werden kann, sondern auch eine Kalibrierung erfolgen, wenn die Endstellung als eindeutige Position einem ermittelten Widerstandswert zugeordnet werden kann.
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In einer Ausführungsform kann die Endstellungserkennungsschaltung eingerichtet sein, bei Erreichen der Endstellung eines Stellelements einen Kurzschluss eines jeweiligen angesteuerten Formgedächtnislegierungsdrahtes zu erzeugen und zu detektieren.
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In einer anderen Ausführungsform kann die Endstellungserkennungsschaltung eingerichtet sein, bei Erreichen der Endstellung eines Stellelements den Stromfluss durch einen jeweiligen angesteuerten Formgedächtnislegierungsdraht zu unterbrechen und die Unterbrechung zu detektieren.
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Für den Fall, dass eine Aktoranordung zumindest zwei Aktorelemente aufweist, die nicht gleichzeitig betätigt werden, können den die zugehörigen Stellelemente ansteuernden Vollbrückenschaltungen jeweils eine gemeinsame Halbbrückenschaltung zugeordnet sein. Hierdurch können Bauteile eingespart werden.
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In einer Weiterbildung kann auch bei mehreren Aktorelementen und damit mehreren Vollbrückenschaltungen die Strommessschaltung in Serie zu den parallelgeschalteten Halbbrückenschaltungen angeordnet sein.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher beschrieben werden. Dabei zeigen
- 1 ein Aktorelement mit zwei Stellelementen,
- 2 eine Steuereinheit zur Ansteuerung eines Aktorelements,
- 3 Widerstands- und Längenverläufe über der Zeit bei angesteuerten, mechanisch über ein Aktorelement gekoppelten Stellelementpaaren,
- 4 ein Aktorelement mit zwei Stellelementen mit einer ersten Variante einer Endlagenerkennung in Ruhestellung,
- 5 ein Aktorelement mit zwei Stellelementen mit einer ersten Variante einer Endlagenerkennung in betätigter Endlage,
- 6 ein Aktorelement mit zwei Stellelementen mit einer zweiten Variante einer Endlagenerkennung in Ruhestellung,
- 7 ein Aktorelement mit zwei Stellelementen mit einer zweiten Variante einer Endlagenerkennung in betätigter Endlage, und
- 8 eine Steuereinheit mit einer erweiterten Widerstandsmesseinrichtung zur Ansteuerung eines Aktorelements.
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Die 1 zeigt einen Aktor 1, der mit einem Aktorelement L gebildet ist, das als längliche Platte ausgebildet ist, die um einen Drehpunkt 2 drehbar gelagert ist. Im Bereich des Drehpunkts 2 ist eine Verlängerung 3 etwa senkrecht zur Längsrichtung des Aktorelements L angeordnet und bildet ein Betätigungselement. Wird also das Aktorelement L gedreht, so bewegt sich die Verlängerung 3 gemäß dem angedeuteten Doppelpfeil und kann damit Stellglieder, wie beispielsweise Scheinwerfer oder Rückspiegel betätigen. In einem ersten Endbereich 4a und einem zweiten Endbereich 4b des Aktorelements L sind Nippel angebracht, an denen Stellelemente angreifen können.
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So ist ein erstes Stellelement SMA1 als Formgedächtnislegierungsdraht ausgebildet und um den Nippel am ersten Endbereich 4a geschlungen. Die beiden Enden des Drahtes sind fixiert, beispielsweise mittels zweier Crimpelemente, wie es im Stand der Technik bekannt ist. In gleicher Weise ist um den Nippel am zweiten Endbereich 4b des Aktorelements L ein zweites Stellelement SMA2 aus einem Formgedächtnislegierungsdraht geschlungen und in gleicher Weise mit seinen beiden Enden befestigt.
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Erwärmt sich nun beispielsweise das erste Stellelement SMA1, so verkürzt es sich und zieht im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 den ersten Endbereich 4a nach rechts, so dass sich das Aktorelement L um den Drehpunkt 2 im Uhrzeigersinn dreht. Hierdurch wird dann das zweite Stellelement SMA2 aufgrund seiner Fixierung zwischen den befestigten Enden und dem um den Nippel am zweiten Endbereich 4b des Aktorelements L geschlungenen Mittelteil in die Länge gezogen. In gleicher Weise kann durch Erwärmen des zweiten Stellelements SMA2 dieses verkürzt werden, wodurch sich das Aktorelement L im Gegenuhrzeigersinn um den Drehpunkt 2 dreht und dabei das erste Stellelement SMA1 wieder in die Länge zieht.
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Um eine Erwärmung der Stellelemente SMA1 und SMA2 zu bewirken, werden sie von einem Strom durchflossen, der zu der entsprechenden Erwärmung führt. Hierzu sind jeweils ein Ende der Formgedächtnislegierungsdrähte miteinander und mit einem zweiten Anschlusspunkt X2 verbunden, während die jeweils anderen Enden der Formgedächtnislegierungsdrähte über eine erste Diode D1 für das erste Stellelement SMA1 und eine zweite Diode D2 für das zweite Stellelement SMA2 bestromt werden, wobei hierzu die Anode der ersten Diode D1 und die Kathode der zweiten Diode D2 mit einem ersten Anschluss X1 verbunden sind.
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Durch diese vorteilhafte Beschaltung der Stellelemente SMA1, SMA2 kann durch eine positive Spannung zwischen dem ersten Anschluss X1 und dem zweiten Anschluss X2 das erste Stellelement SMA1 und durch eine negative Spannung zwischen diesen beiden Anschlusspunkten X1, X2 das zweite Stellelement SMA2 aufgrund der Polung der Dioden D1, D2 angesteuert werden.
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Es ist also möglich, mit nur zwei Anschlüssen X1, X2 beide Stellelemente SMA1, SMA2 wahlweise zu betätigen, indem die Polarität der angelegten Spannung entsprechend eingestellt wird.
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Eine einfache Schaltung, mit der die Polarität einer Spannung bei nur einer Spannungsquelle U gedreht werden kann, zeigt die 2. Dort ist eine Steuereinheit 5 dargestellt, die eine Steuerschaltung 9 aufweist, die als Vollbrücke aus vier elektronischen Schaltern aufgebaut ist, wobei die elektronischen Schalter im dargestellten Ausführungsbeispiel mit N-Kanal Mosfets T1 bis T4 gebildet sind. In bekannter Weise bilden dabei ein erster Transistor T1 und ein dazu in Serie geschalteter zweiter Transistor T2 eine erste Halbbrücke, die parallel zu einer zweiten Halbbrücke verschaltet ist, die mit einem dritten Transistor T3 und einem vierten Transistor T4, die in Serie geschaltet sind, gebildet ist. Die jeweiligen Verbindungspunkte des ersten Transistor T1 und des zweiten Transistors T2 bzw. des dritten Transistors T3 und des vierten Transistors T4 bilden eine ersten Anschlusspunkt X1 bzw. einen zweiten Anschlusspunkt X2.
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Die beiden Halbbrücken sind einander parallelgeschaltet und in Serie dazu ist ein Messwiederstand R geschaltet, wobei diese Serienschaltung parallel zu einer Spannungsquelle U verschaltet ist. Werden nun der erste Anschlusspunkt X1 und der zweite Anschlusspunkt X2 mit den entsprechenden Anschlüssen des Aktors 1 verbunden, so kann durch einfache Ansteuerung jeweils zweier Transistoren der Steuerschaltung 9 die Spannungsquelle U das Stellelement SMA1 oder das Stellelement SMA2 über die jeweilige Diode D1 oder D2 bestromen.
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Wird beispielsweise der erste Transistor T1 und der vierte Transistor T4 leitend geschaltet, so liegt eine positive Spannung zwischen den Anschlüssen X1 und X2, so dass das erste Stellelement SMA1 bestromt wird. In gleicher Weise kann durch ein Ansteuern des dritten Transistors T3 und des zweiten Transistors T2 das zweite Stellelement SMA2 aufgrund der nun leitenden zweiten Diode D2 bestromt werden.
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Der Strom durch die jeweiligen Transistoren T1, T4 bzw. T2, T3 und die jeweiligen Stellelemente SMA1 oder SMA2 fließt in gleicher Weise auch durch den in Serie zu der Vollbrücke geschalteten Widerstand R, der Bestandteil einer Widerstandsmessschaltung 6 ist, die außerdem eine erste Spannungsmessvorrichtung V1, die parallel zu der Spannungsquelle U geschaltet ist und eine zweite Spannungsmessvorrichtung V2, die parallel zu dem Widerstand R geschaltet ist, aufweist. Auf diese Weise können die an dem jeweiligen Stellelement SMA1 oder SMA2 anliegende Spannung und der durch das Stellelement fließende Strom ermittelt und daraus der Widerstand eines Stellelements errechnet werden.
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Falls mehrere Aktoren 1, wie sie in der 1 dargestellt sind, verwendet werden, wäre es erforderlich, auch mehrere Steuerschaltungen 9 zu verwenden. Falls die mehreren Aktoren 1 nicht gleichzeitig betätigt werden müssen, wäre es in vorteilhafter Weise möglich, jeweils eine Halbbrücke auch bei einer weiteren Steuerschaltung 9' zu verwenden. Dies ist in der 2 dargestellt, wo die Halbbrücke, die mit dem dritten Transistor T3 und dem vierten Transistor T4 gebildet wird, ebenfalls parallel zu einer dritten Halbbrücke geschaltet ist, die aus einem fünften Transistor T5 und einem sechsten Transistor T6 gebildet ist, so dass für einen dritten Anschluss X3 und einen vierten Anschluss X4 für einen weiteren Aktor diese Transistoren T3 bis T6 in einer alternativen Vollbrücke verschaltet sind.
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Die 3 zeigt den (stark vergrößerten) Verlauf über der Zeit des ersten Widerstandes R1 des ersten Stellelements SMA1 und des zweiten Widerstandes R2 des zweiten Stellelements SMA2, wie sie in der 1 schematisch dargestellt sind. Die beiden Stellelemente sind dabei mechanisch gegenläufig gekoppelt und werden abwechselnd mit Strom beaufschlagt. Es sind ebenso im unteren Diagramm der 3 die Längen X1, X2 dieser Stellelemente SMA1, SMA2 als Funktion über der Zeit dargestellt.
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In der Zeit zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird das erste Stellelement SMA1 aktiviert, zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 das zweite Stellelement SMA 2. Das jeweils andere Stellelement bleibt (bis auf eine eventuelle Widerstandsmessung) unbestromt.
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Der Widerstand R1 des ersten Stellelements SMA 1 nimmt bei Bestromung infolge der Erwärmung zunächst zu. Hat es die Phasenumwandlungstemperatur erreicht (Punkt A), beginnt sich das Stellelement SMA 1 zu verkürzen, wodurch sich sein Widerstand R1 verringert. Zum Zeitpunkt t1 (bzw. Punkt B) ist die Umwandlung abgeschlossen. Auch nach dem Abschalten des Stroms bleibt die Verkürzung im Wesentlichen bestehen. Beim anschließenden Abkühlen verringert sich der Widerstand R1 noch weiter (bis t2).
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Wird dann ab der Zeit t2 das zweite Stellelement SMA 2 aktiviert, führt dessen Verkürzung durch die mechanische Kopplung zu einer Längung des ersten Stellelements SMA 1 (ab Punkt C). Gleichzeitig erhöht sich durch die Längung dessen Widerstand R2 (bis Punkt D).
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Während der Phasen der Kontraktion bzw. Längung der Stellelemente SMA1, SMA2 zeigen die elektrischen Widerstände R1, R2 beider Stellelemente SMA1, SMA2 ein gegenläufiges Verhalten, welches mit der Länge des jeweiligen Stellelements SMA1, SMA2 korreliert. Durch eine Messung der Widerstände R1, R2 lässt sich die aktuelle Position des Aktuators bestimmen (inkl. Zwischenpositionen für eine stufenlose Positionierung). Dies kann beispielsweise durch Vergleich mit einer Tabelle erfolgen, in der vorher ermittelte Wertpaare für den Widerstand und die zugehörige Position eingetragen sind.
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Da die zu messende Widerstandsänderung vergleichsweise gering ist (typ. < 5%), wird eine hohe Messgenauigkeit benötigt. Insbesondere soll auch der Einfluss der Dioden D1, D2 kompensiert werden, deren Spannungsabfall mit der Temperatur zunimmt. Dies wird durch folgende Maßnahmen erreicht:
- • Es wird die Differenz der elektrischen Widerstände R1, R2 beider Stellelemente SMA1, SMA2 betrachtet, insbesondere von Punkt A bis B und von Punkt C bis D. Dadurch wird die Empfindlichkeit der Messung deutlich erhöht (in etwa verdoppelt).
- • Vorzugsweise werden für die beiden Stellelemente SMA1, SMA2 zwei bau- und chargengleiche Dioden verwendet D1, D2 und diese thermisch gekoppelt (z.B. in demselben Gehäuse verbaut). Damit besitzen beide Dioden D1, D2 annähernd dieselbe Charakteristik, welche sich durch die Differenzbildung aufhebt.
- • Die Messung der Ströme erfolgt über dieselbe Messvorrichtung (Strommess-Widerstand und AD-Wandler). So heben sich auch hier Messfehler (wie Toleranz, Temperaturdrift, Nichtlinearität) bei der Differenzbildung weitgehend auf.
- • Die Stromstärke zur Aktivierung eines Stellelements SMA1, SMA2 und zur Widerstandsmessung des anderen Stellelements SMA1, SMA2 sind möglichst gleich hoch zu wählen (bei entsprechend kurzer Bestromungsdauer für die Widerstandsmessung des inaktiven Stellelements SMA1, SMA2). Dadurch erzeugen beide Dioden D1, D2 nahezu denselben Spannungsabfall. Dies wird durch die Schaltung in sichergestellt.
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Mit den genannten Maßnahmen eliminieren sich auch der Spannungsabfall durch die Kabelverbindung zum Stellelement und durch sonstige elektrische Widerstände (z.B. Steckverbinder).
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Es ist von Vorteil, wenn bei Stellelementen, die auf Formgedächtnislegierungsdrähten basieren, eine Endstellung detektiert werden kann, um dann den Strom abzuschalten oder zumindest zu verringern, um eine Überhitzung des Drahtes zu vermeiden. Außerdem kann durch die Erkennung der Endstellung eine Kalibrierung der Widerstandsmesseinrichtung erfolgen, um Alterungs- oder Temperaturvariationen zu kompensieren.
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Die 4 zeigt eine erste Variante einer solchen Endstellungserkennungsschaltung die bei einer Ausgestaltung des Aktors, wie er aus der 1 bereits bekannt ist, ein erstes Betätigungselement 7a im ersten Endbereich 4a und ein zweites Betätigungselement 7b im zweiten Endbereich 4b des Aktorelements L aufweist. Diese betätigen jeweils ein erstes Schaltelement S1 bzw. ein zweites Schaltelement S2. Das erste Schaltelement S1 ist dabei elektrisch parallel zu dem ersten Stellelement SMA1 und das zweite Schaltelement S2 parallel zu dem zweiten Stellelement SMA2 geschaltet, so dass bei einem Schließen eines jeweiligen Schaltelements S1 oder S2 das jeweils zugehörige Stellelement SMA1 bzw. SMA2 kurzgeschlossen wird und sich daher sein Widerstand ändert und deshalb die Endstellung bei der Messung des Widerstands erkannt werden kann.
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Eine solche Endstellung ist in der 5 dargestellt, wo sich das erste Stellelement SMA1 soweit verkürzt hat, dass das erste Betätigungselement 7a sich so weit nach rechts bewegt hat, dass das erste Schaltelement S1 nun geschlossen ist. Hierdurch fließt der Strom im Wesentlichen über das erste Schaltelement S1 und nicht mehr über das erste Stellelement SMA1, so dass sich der Widerstand stark ändert, was durch die Widerstandsmessschaltung 6 ohne Weiteres detektiert werden kann.
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Die 6 und 7 zeigen eine weitere Variante einer Endstellungserkennungsschaltung, wobei hier durch eine Bewegung eines Stellelements SMA1, SMA2 eine Unterbrechung der Stromzuführung durch Öffnen von Schaltelementen S3 bzw. S4 hervorgerufen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 6 und 7 ist dabei am Drehpunkt 2 des Aktorelements L ein drittes Betätigungselement 8 angeordnet, dass bei einem Verkippen des Aktorelements L Schaltelemente S3, S4 betätigen kann. Ein drittes Schaltelement S3 ist zwischen dem nicht mit der ersten Diode D1 verbundenen Anschluss des Formgedächtnislegierungsdrahtes des ersten Stellelements SMA1 und dem zweiten Anschluss X2 verschaltet, während ein viertes Schaltelement S4 zwischen dem nicht mit der zweiten Diode D2 verbundenen Anschluss des Formgedächtnislegierungsdrahtes des zweiten Stellelements SMA2 und dem zweiten Anschluss X2 verschaltet ist.
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In der 7 ist nun dargestellt, wie das Aktorelement L aufgrund einer Bestromung des ersten Stellelements SMA1 und seiner Verkürzung das dritte Betätigungselement 8 bewegt und das dritte Schaltelement S3 öffnet, um den Stromfluss durch das erste Stellelement SMA1 zu unterbrechen, was wiederum durch die Widerstandsmessschaltung 6 detektiert werden kann, da sich hierdurch der Widerstand des Stellelements SMA1 ändert.
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Die 8 zeigt eine abgewandelte Widerstandsmessschaltung 6', die in der Steuerschaltung enthalten ist. Da die Steuerschaltung ansonsten mit der Steuerschaltung der 2 übereinstimmt, wurde auf weitere Bezugszeichen verzichtet. Die veränderte Widerstandsmessschaltung 6' weist hierbei zwei parallel geschaltete Widerstände R3 und R4 auf, wobei in Serie zum dritten Widerstand R3 ein Messtransistor TM verschaltet ist. Durch Ansteuern dieses Transistors TM kann der dritte Widerstand R3 dem vierten Widerstand R4 parallel geschaltet werden oder inaktiviert werden, wodurch der Strommesswiderstand, der durch den dritten und den vierten Widerstand R4 gebildet wird, veränderbar ist. Auf diese Weise kann die Widerstandscharakteristik der Zuleitung zum Beispiel als Geradengleichung oder auch der Spannungsabfall an den Dioden D1, D2 ermittelt werden. Letzteres erlaubt einen Rückschluss auf die tatsächliche Temperatur der Dioden D1, D2, falls keine thermisch gekoppelten Dioden verwendet werden können.
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Die vorliegende Erfindung lässt sich zur Steuerung von vielfältigen elektrischen Stellgliedern einsetzen, wie z.B. zur Positionierung optischer Elemente, Lüftungsklappen oder versenkbarer Bedienelemente.
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Die Vorteile der Erfindung sind:
- • Über eine minimale Anzahl elektrischer Leitungen lässt sich ein Aktor stufenlos in zwei Richtungen verstellen und gleichzeitig seine Position erfassen.
- • Durch eine Differenzbildung der gemessenen Widerstände beider Stellelemente kann der Einfluss eines unbekannten veränderlichen Einflusses von Zuleitung und Dioden (beispielsweise durch Erwärmung) herausgerechnet werden.
- • Mehrere derartige Stellelemente können mit reduziertem Hardware-Aufwand angesteuert werden, sofern sie zeitlich versetzt bestromt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60031687 T2 [0007]
- DE 102016219346 B4 [0008]
- DE 102016225519 A1 [0008]
- WO 2010136342 A1 [0009]
