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Bei
elektromagnetischen Aktuatoren, insbesondere elektromagnetischen
Aktuatoren zur Betätigung
der Gaswechselventile an Verbrennungsmotoren, besteht häufig die
Anforderung, hohe Schaltgeschwindigkeiten bei gleichzeitig hohen
Schaltkräften zu
realisieren. Ein derartiger elektromagnetischer Aktuator weist wenigstens
einen Elektromagneten auf, durch den ein mit einem Betätigungsmittel
verbundener Anker gegen die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder
bewegbar ist. Ein elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines
Gaswechselventils weist zwei Elektromagneten auf, zwischen denen
der mit dem Ventil verbundene Anker jeweils gegen die Kraft einer
Rückstellfeder
jeweils aus der Schließstellung in
die Öffnungsstellung
und umgekehrt bewegbar ist.
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Zur
Betätigung
eines derartigen elektromagnetischen Aktuators wird jeweils der
Elektromagnet mit einem Strom beaufschlagt, so dass der Anker angezogen
wird und der Anker über
eine vorgegebene Zeit in dieser Position gehalten werden kann. Soll
das mit dem Anker verbundene Betätigungsmittel
in die andere Position gebracht werden, wird der Haltestrom am Elektromagneten
abgeschaltet. Hierdurch fällt
die Haltekraft unter die Federkraft der Rückstellfeder ab und der Anker
beginnt, durch die Federkraft beschleunigt, sich zu bewegen und
gelangt in die andere Position. Bei den vorstehend erwähnten Gaswechselventilen
mit zwei Elektromagneten, an denen der Anker jeweils in der einen
oder anderen Betätigungsposition
anliegt, wird zur Betätigung
ebenfalls der Haltestrom am haltenden Elektromagneten abgeschaltet.
Nach dem Durchgang des Ankers durch seine von den Rückstellfedern
vorgegebene Ruheposition wird der "Flug" des
Ankers durch die Federkraft der dem fangenden Magneten zugeordneten
Rückstellfeder
abgebremst. Um nun den Anker in dieser anderen Position zu fangen
und zu halten, wird der fangende Elektromagnet entsprechend bestromt.
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Diese
Bestromung muss zu einem definierten Zeitpunkt nach dem Abschalten
des Stromes durch den zunächst
haltenden Magneten begonnen werden. Bedingt durch das induktive
Verhalten der Spulen der Elektromagneten baut sich der Strom durch
die Spule des fangenden Elektromagneten erst langsam auf. Schaltet
man den Strom zu spät
ein, so reicht das bei Annäherung
des Ankers an den fangenden Magneten erreichte Stromniveau nicht
aus, um den Anker sicher zu fangen. Schaltet man den Strom zu früh ein, so
führt dies
zu größeren Verlusten und
zu einer großen
Energieeinkopplung in den Anker, so dass dieser hart auf die Polfläche aufschlägt, so dass
es neben einem hohen Verschleiß und
Geräuschproblemen
auch zu sogenannten Prellvorgängen
kommen kann, wobei der Anker von der Polfläche vollständig zurückprallen kann.
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Der
jeweils "richtige" Einschaltzeitpunkt hängt auch
von der Steigung der Stromverlaufskurve ab, die ihrerseits von der
Induktivität,
dem ohmschen Widerstand der Spule des betreffenden Elektromagneten
sowie der anliegenden Versorgungsspannung abhängt. Die Parameter Induktivität und Versorgungsspannung
lassen sich im Betrieb in der Regel konstant halten. Der Widerstand
der Spule des Elektromagneten ist jedoch temperaturabhängig und
vergrößert sich
mit einer steigenden Erwärmung
des Elektromagneten und vermindert sich mit entsprechend fallender
Erwärmung,
so dass die Ansteuerung eines derartigen elektromagnetischen Aktuators entsprechend
angepasst werden muss.
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Eine
Messung der jeweiligen Betriebstemperatur an den Elektromagneten
des elektromagnetischen Aktuators über einen separaten Temperaturfühler ist
zu aufwendig, so dass nach anderen Lösungen gesucht werden muss.
Hierzu wurde gem.
DE
35 43 017 A1 für
einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils
vorgeschlagen, jeweils am fangenden Elektromagneten die Geschwindigkeit
des Stromanstiegs während
der Phase des Ankerflugs zu messen und daraus Korrekturwerte für die nachfolgenden
Betriebszyklen abzuleiten. Diese Verfahrensweise ist nicht ganz
befriedigend, da sowohl der Bewegungsverlauf des anfliegenden Ankers,
bedingt durch induzierte Spannungen und die sich ändernde
Induktivität
ebenso, wie auch die jeweils anliegende Versorgungsspannung einen
Einfluss auf die Stromanstiegsgeschwindigkeit haben. Beide Größen können jedoch
von einem Arbeitszyklus auf den anderen variieren. Die Versorgungsspannung ändert sich
insbesondere beim Startvorgang und die Ankerbewegung variiert durch
betriebsbedingte zyklische Schwankungen, beispielsweise infolge
des wechselnden Abgasgegendrucks. Hieraus resultiert, dass die Stromanstiegsgeschwindigkeit des
jeweils vorausgegangenen Betätigungszyklus kein
zuverlässiges
Maß zur
Ableitung von Korrekturen für
den nachfolgenden Betriebszyklus darstellt.
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Aus
DE 41 40586 A1 geht
hervor, eine kontinuierliche Messung der Spannung über eine
Spule und über
einen zugehörigen
Leistungsschalter sowie eine punktuelle Strommessung auszuführen. Eine Bestimmung
eines ohmschen Widerstandes soll in einer Anfangsphase erfolgen,
während
eines Bewegungsvorganges. Aus
DE 34 24 873 A1 ist es bekannt, eine Überwachung
einer Temperatur einer Spule anhand einer Spannung bzw. eines Stromes als
Messgröße durchzuführen. Dabei
soll ein Haltestrom erzeugt werden, der gleichzeitig ein Messstrom
sein soll, um über
die Spannung auf die Temperatur der Spule zu schließen. Durch
diese Art der Temperaturüberwachung
soll ein Überhitzen
der Spule vermieden werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anpassung
einer Steuerung für
einen elektromagnetischen Aktuator zu finden, das gegenüber den
bisherigen Verfahren zu zuverlässigeren
Korrekturwerten führt.
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Für ein derartiges
Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
zum Ausgleich von Änderungen
des ohmschen Widerstandes des Elektromagneten der zeitliche Verlauf
oder der Wert des Stroms und/oder der am Elektromagneten anliegenden
Spannung während
einer Zeit erfasst wird, in der der Anker sich relativ zum Elektromagneten
nicht bewegt, und hieraus der tatsächliche ohmsche Widerstand
und/oder die Induktivität
und/oder ein diese Parameter repräsentierender Wert abgeleitet
wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Einfluss der Ankerbewegung
auf die Erfassung von Korrekturdaten eliminiert wird, so dass lediglich über eine
Erfassung von Strom und/oder Spannung entsprechende Korrekturdaten
gewonnen werden können.
Die so gewonnene Information kann dann ausgewertet werden. Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn nach dem abgeleiteten Wert für den Betrieb die Steuerung
des elektromagnetischen Aktuators hinsichtlich Schaltzeitpunkten
und/oder Stromhöhe und/oder
Stromanstieg und/oder Spannungshöhe und/oder
Spannungsanstieg, korrigiert wird.
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Unter
dem Begriff "ohmscher
Widerstand des Elektromagneten" ist
der ohmsche Widerstand der Spule des Elektromagneten zu verstehen.
Ziel ist es, Änderungen
des ohmschen Widerstandes zu erfassen, wie sie beispielsweise infolge
von Temperaturänderungen
auftreten. Danach lässt
sich dann eine Steuerung korrigieren. Je nach Zahl der Unbekannten,
also der Spannung, der Induktivität und des ohmschen Widerstandes
mussten entsprechend viele Parameter gemessen werden, in denen diese
Unbekannten jeweils in unterschiedlicher Art und Weise eingehen.
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Um
die Zahl der zu messenden Parameter möglichst zu reduzieren, wird
in einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass
während
einer Betriebsphase, in der am Elektromagneten über einen zwischen einer oberen Schwelle
Imax und einer unteren Schwelle Imin getakteten Haltestrom der Anker gehalten
wird, jeweils wenigstens einmal in der Phase des von Imax auf
Imin abfallenden Stromes die Abfallzeit
gemessen und hieraus der ohmsche Widerstand des Elektromagneten abgeleitet
wird. In der Zeit des Stromabfalls sind nur die Größen Induktivität und ohmscher
Widerstand wirksam. Da die Induktivität in der Regel aufgrund der Konstruktionsdaten
bekannt ist, kann hieraus unmittelbar der jeweilige ohmsche Widerstand
abgeleitet werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ggf. in Verbindung
mit der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise, ist gemäss der Erfindung
vorgesehen, dass im Zeitraum der Freigabe des Ankers durch Abschalten
des Haltestroms die Abschaltspannung und/oder der zeitliche Verlauf
des Spannungs- und Stromabfalls nach dem Abschalten des Stromes
erfasst und hieraus die Induktivität des Elektromagneten abgeleitet
wird. Auch hierbei ist es möglich,
durch eine entsprechende Rechenoperation aufgrund der messbaren
anderen Parameter den ohmschen Widerstand abzuleiten und aus dem
abgeleiteten Wert eine entsprechende Korrektur der Steuerung des
elektromagnetischen Aktuators zur Kompensation der Temperaturlage
zu erzeugen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass
während
einer Betriebszeit, in der der Anker sich relativ zum Elektromagneten
in Ruhe befindet, der Elektromagnet mit einem konstanten Strom beaufschlagt
wird, die Spannung an der Spule des Elektromagneten gemessen und
hieraus der tatsächliche ohmsche
Widerstand abgeleitet wird. Dieser Vorgang kann durchgeführt werden
während
der Haltephase, wobei es jedoch dann erforderlich ist, über eine
Linearregelung von einem getakteten Haltestrom zu einem konstanten
Haltestrom überzugehen.
Hierbei stellt sich an der Spule des Elektromagneten unmittelbar
eine dem ohmschen Widerstand proportionale Spannung ein, aus der
dann ein entsprechender Korrekturwert für den tatsächlichen durch die Betriebstemperatur
bedingten ohmschen Widerstand vorgenommen werden kann.
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Sowohl
bei einem elektromagnetischen Aktuator mit einem Elektromagneten
als auch bei einem elektromagnetischen Aktuator mit zwei wechselseitig auf
den Anker einwirkenden Elektromagneten kann die Erfassung des ohmschen
Widerstandes durch eine Beaufschlagung mit einem Konstantstrom auch jeweils
dann vorgenommen werden, wenn der Anker sich zwar relativ zu dem
jeweils zu messenden Elektromagneten in Ruhe befindet, aber an diesem
nicht anliegt. Hier wird dann jeweils der Elektromagnet mit einem
definierten Messstrom beaufschlagt, so dass hieraus eine dem ohmschen
Widerstand proportionale Spannung erfasst und hieraus der tatsächliche, durch
die Betriebstemperatur bedingte ohmsche Widerstand erfasst und eine
Korrektur für
die Steuerung abgeleitet werden kann.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, dass während einer
Betriebszeit, in der der Anker sich relativ zum Elektromagneten
in Ruhe befindet, aber an diesem nicht anliegt, die über die
Beaufschlagung mit Konstantstrom erzeugte Spannung über einen
Kondensator zwischengespeichert und für die Temperaturkompensation
der Steuerung verwendet wird.
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Die
Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 schematisch einen elektromagnetischen
Aktuator für
ein Gaswechselventil,
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2 den zeitlichen Verlauf
des Stroms an einem haltenden Elektromagneten,
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3 eine Schaltung zur Durchführung eines
Verfahrens,
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4 die zeitliche Zuordnung
der jeweils gemessenen Spannungen der Schaltung gem. 2,
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5 eine Teilschaltung zur
Erzielung einer Kompensation eines sich ändernden ohmschen Widerstandes.
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In 1 ist ein elektromagnetischer
Aktuator 1 schematisch dargestellt, der einen mit einem
Gaswechselventil 2 verbundenen Anker 3 sowie einen dem
Anker 3 zugeordneten Schließmagneten 4 und einen Öffnermagneten 5 aufweist.
Der Anker 3 wird über
Rückstellfedern 6 und 7 bei
stromlos gesetztem Magneten in einer Ruhelage zwischen den beiden Magneten 4 und 5 gehalten,
wobei der jeweilige Abstand zu den Polflächen 8 der Magneten 4, 5 von
der Auslegung der Federn 6 und 7 abhängt. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Federn 6 und 7 gleich ausgelegt,
so dass die Ruhelage des Ankers 3 sich in der Mitte zwischen
den beiden Polflächen 8 befindet,
wie dies in 1 dargestellt ist.
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In
Schließstellung
liegt der Anker 3 an der Polfläche des Schließmagneten 4 an.
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Zur
Betätigung
des Gaswechselventils 2, d. h. zur Einleitung der Bewegung
aus der geschlossenen Position in die geöffnete Position, wird der Haltestrom
am Schließmagneten 4 abgeschaltet.
Hierdurch fällt
die Haltekraft des Schließmagneten 4 unter
die Federkraft der Rückstellfeder 6 ab
und der Anker 3 beginnt, durch die Federkraft beschleunigt,
sich zu bewegen. Nach dem Durchgang des Ankers 3 durch
seine Ruheposition wird der "Flug" des Ankers durch
die Federkraft der dem Öffnermagneten 5 zugeordneten
Rückstellfeder 7 abgebremst.
Um nun den Anker 4 in der Öffnungsposition zu fangen und zu
halten, wird der Öffnermagnet 5 mit
Strom beaufschlagt. Zum Schließen
des Gaswechselventils erfolgt dann der Schaltungs- und Bewegungsablauf
in umgekehrter Richtung.
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2 zeigt den Stromverlauf
an einem haltenden Magneten über
den gesamten Zeitraum vom Fangen bis zur Freigabe. Wie aus 2 ersichtlich, steigt der
Strom zunächst
in einer e-Funktion an (Kurventeil 9) und bricht dann,
bedingt durch die vom anfliegenden Anker induzierte Gegenspannung
ein (Kurventeil 10). Beim Auftreffen des Ankers erreicht der
Strom in Punkt 10.1 sein Minimum und nimmt danach den Anstieg
wieder auf (Kurventeil 11), da nun keine Gegenspannung
mehr erzeugt wird.
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Während für das Einfangen
des Ankers eine relativ hohe Stromhöhe erforderlich ist, werden
für das
Halten des Ankers diese Stromhöhen
nicht benötigt,
wenn der nach dem Anstieg im Kurventeil 11 erreichte maximale
Stromwert ausreicht, den Anker mit Sicherheit zur Anlage zu bringen.
Danach wird der Strom auf niedrigere Werte eingestellt. Die Regelung auf
das niedrigere Stromniveau erfolgt aus energetischen Gründen meist
durch eine Taktungsregelung. Hierbei wird der Strom, solange er über einer
bestimmten Schwelle liegt, durch ein Freilaufelement, beispielsweise
eine Freilaufdiode geleitet, so dass kein Strom aus dem Bordnetz
erforderlich ist. Bedingt durch die ohmschen Verluste sinkt bei
dieser Umschaltung der Strom exponentiell ab (Kurventeil 12). Erst
nach Unterschreiten einer vorgebbaren Schwelle Imin wird
der Elektromagnet wieder aus dem Bordnetz bestromt, so dass der
Spulenstrom wieder ansteigt (Kurventeil 13). Diese Bestromung
wird nach einer vorgebbaren Zeit oder nach Erreichen einer bestimmten
Stromhöhe
Imax wieder gestoppt, so dass der Vorgang
des Stromabfalls von neuem erfolgt. In dieser sogenannten Haltephase
wird dann für
die Dauer der vorgesehenen Zeit, in der der Anker an der Polfläche des
haltenden Magneten anliegt, der Strom in der vorbeschriebenen Weise
getaktet und so der Stromverbrauch während der Haltphase reduziert.
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In
den Phasen des Stromabfalls gemäß den Kurventeilen 12 erfolgt
der Abfall ohne Einfluss der Versorgungsspannung, so dass aus der
Abfallgeschwindigkeit bzw. aus der Abfallzeit auf den ohmschen Widerstand
unmittelbar geschlossen werden kann, sofern die Induktivität des haltenden
Elektromagneten bekannt ist, da außer dem ohmschen Widerstand
auch die Induktivität
für die
Abfallgeschwindigkeit maßgebend
ist.
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Sollte
die Induktivität
nicht bekannt sein, so kann diese beispielsweise in der letzten
Pha se der Bestromung des Elektromagneten (Kurventeil 14)
ermittelt werden. In dieser letzten Phase, die zur Freigabe des
Ankers vom haltenden Elektromagneten führen soll, ist ein möglichst
steiler Abfall des Stromes wünschenswert,
da hierdurch ein gut reproduzierbares Abfallen des Ankers von der
Polfläche
des Elektromagneten erzielt werden kann. Aus diesem Grunde wird
der Strom beim Abschalten nicht mehr durch einen Freilaufzweig geleitet,
sondern es wird vielmehr versucht, eine möglichst hohe Abschaltspannung
zu erzielen. Zum einen kann dann die Induktivität aus einer sich ergebenden
Abschaltspannung ermittelt werden, oder, insbesondere bei vorgegebener
Spannungsbegrenzung, aus dem zeitlichen Verlauf des Abfalls der
Spannung oder auch des Stroms ermittelt werden.
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Aus
dem Vorstehenden ergibt sich, dass jeweils während einer Bestromungsphase
der ohmsche Widerstand des Elektromagneten und ggf. auch die Induktivität erfasst
werden können,
sofern diese nicht bekannt ist und dann durch eine entsprechende Verknüpfung unmittelbar
ein Signal an die Steuerung des elektromagnetischen Aktuators abgegeben
werden kann. Durch einen Soll-Ist-Vergleich in der Steuerung kann
nunmehr ein Korrektursignal erzeugt werden, wenn sich gegenüber der
Soll-Vorgabe infolge von Temperaturveränderungen, insbesondere von Temperaturerhöhungen,
der tatsächliche
Wert des ohmschen Widerstandes des Elektromagneten verändert haben
sollte. Durch eine entsprechende Verschiebung der Schaltzeitpunkte
oder Veränderung der
Stromhöhe
sowohl zum Zeitpunkt des Einfangens des Ankers (Kurventeile 9, 10, 10.1)
als auch während
der Haltephase kann über
die Steuerung diese temperaturabhängige Veränderung für die nachfolgenden Arbeitszyklen
auskorrigiert werden.
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Anhand
eines Blockschaltbildes wird in 3 ein
entsprechendes Korrekturverfahren beschrieben.
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Während der
Taktung in der Haltephase (Kurventeile 12 in 2) nimmt der Strom in der
Freilaufphase nach einer e-Funktion ab gemäss der Formel I = I1·e–t/τ mit τ = L/R, wenn
man den Verlauf ab dem Umschalten auf den Freilauf betrachtet und
zu diesem Zeitpunkt also t = 0 und I1 vorlegt.
Nach einer bestimmten Zeit t3 ergibt sich
ein Strom von I3 = I1·e–t/τ, d.
h. der Strom hat sich um ΔI
= I1 – I1·e–t/τ geändert. Für relativ
kleine Zeiten bzw. kleine Änderungen
des Stromes kann also als Näherung ΔI = I1·t3/τ (Abbruch der
Taylorreihge nach dem linearen Glied) angesetzt werden. Dies entspricht ΔI = I1·t3· 1/L·R. Somit
kann bei Festlegen der Werte I1, t3 und L der ohmsche Widerstand ermittelt
werden zu R = ΔI/I1·L/t3. Eine Schaltung zur Ausführung dieses
Verfahrens zeigt
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3. Dargestellt ist nur der
Teil der Gesamtschaltung, wie er zur Erzeugung der Taktung sowie
der Ermittlung der widerstandsproportionalen Spannung erforderlich
ist. Die Spule 15 des haltenden Elektromagneten, beispielsweise
der Schließmagnet 4 in 1, wird über einen Transistor 16 mit Strom
versorgt. In Reihe mit der Spule 15 liegt ein Messwiderstand 17,
dessen Widerstand deutlich kleiner ist als der der Spule. Eine Diode 18 dient
als Freilaufzweig. Sowohl bei eingeschaltetem Transistor 16 als
auch bei ausgeschaltetem Transistor 16 und Stromfluss über den
Freilaufzweig 18, fällt
an dem Messwiderstand 17 eine dem Strom durch die Spule 15 proportionale
Spannung UI (Pfeil 19) ab. Diese Spannung
wird einem Fensterkomparator 20 zugeleitet, dessen Ausgang 21 auf
Null geht, sobald die Spannung UI größer wird
als eine erste Vergleichsspannung UI1 (Pfeil 22),
durch deren Höhe
der maximale Strom Imax in der Haltephase
vorgegeben werden kann. Durch das "Auf Null gehen" des Ausgangs 21 wird der Transistor 16 in
den Sperrzustand versetzt und der Strom kann nur noch über die
Freilaufdiode 18 fließen.
Aufgrund der Verluste sinkt der Strom nun nach einer e-Funktion
ab. Hierdurch bedingt, sinkt ebenso die Spannung UI (Pfeil 19)
proportional ab und unterschreitet irgendwann die untere Schwellspannung 23 des
Fensterkomparators 20. Diese untere Schwellspannung gibt
den kleinsten Stromwert Imin in der Taktungsphase
vor. Durch das Unterschreiten der Spannung wechselt der Ausgang 21 des
Fensterkomparators 20 nun auf hohes Potential, wodurch
der Transistor 16 in den leitenden Zustand gebracht wird.
Der Strom durch die Spule 15 beginnt hierdurch wiederum
zu steigen bis zum Strom Imax und der gesamte
Vorgang wiederholt sich. Fällt
der Ausgang des Fensterkomparators 20 nun wieder auf Null
zurück,
so wird ein rückflankengetriggertes
Monoflop 24 gestartet, das daraufhin für eine Zeit t3 den
Ausgang 25 auf logisch "1" setzt.
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Dieser
Vorgang ist auch in 4 in
zeitlichem Bezug zueinander dargestellt. Das Diagramm 4.1 zeigt
zunächst
die dem Strom proportionale Spannung UI am
Punkt 19. Zum Zeitpunkt t = 0 hat die Spannung das Spannungsniveau 22 erreicht.
Die Ausgangsspannung des Komparators 20 ist im Diagramm 4.2 dargestellt.
Durch die Rückflanke
wird die Spannung am Ausgang 25, wie beschrieben, für die Zeit
t3 auf "1" gesetzt (Diagramm 4.3).
Durch diese Rückflanke
wird nun ein zweites Monoflop 26 getriggert, das am Ausgang 27 einen
kurzen Impuls liefert (Diagramm 4.4), der dafür sorgt,
dass die aktuelle Spannung an Punkt 19 durch einen "Sample und Hold"-Baustein 28 festgehalten
wird. Diese festgehaltene Spannung wird in einem Differenzbildner 29 von
der Schwellspannung UI1 (Punkt 22)
subtrahiert und es ergibt sich die gewünschte Spannung ΔU (Diagramm 4.5),
die dem vorher beschriebenen Strom ΔI proportional ist. Somit steht,
wie gewünscht,
eine den ohmschen Widerstand R des Elektromagneten proportionale
Spannung zur Verfügung,
die dann als Signal an die hier nicht dargestellte Steuerung abgege ben
werden kann, in der dann durch einen Soll-Ist-Vergleich etwa erforderliche
Korrekturen vorgenommen werden können.
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Beaufschlagt
man während
einer Zeit, in der der Anker relativ zu den Elektromagneten in Ruhe
ist, beispielsweise während
eines Teils der Haltephase den haltenden Magneten mit einem konstanten Strom
oder beaufschlagt man während
des Haltens an einem Elektromagneten den anderen Elektromagneten
mit einem konstanten Messstrom, dann fällt der Einfluss der Induktivität weg, wie
dies eingangs bereits dargelegt ist. Bei einer Regelung des einen der
beiden Elektromagneten durchfließenden Stroms linear auf einen
konstanten Wert, kann während
dieser Konstantstromphase die Spannung an der Spule des betreffenden
Elektromagneten gemessen werden, woraus sich unmittelbar aus der
Gleichung R = U/I eine dem Widerstand proportionale Spannung einstellt.
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Diese
Spannung kann nun für
den nächsten Fangvorgang,
beispielsweise in einem Kondensator zwischengespeichert werden und
dann zur Kompensation verwendet werden. Eine mögliche Kompensationsschaltung
hierfür
ist in 5 dargestellt.
In einem Summierverstärker 30 wird
die gespeicherte, dem Widerstand proportionale Spannung UR von einer festen Spannung U1 subtrahiert.
Am Ausgang des Summierverstärkers 30 ergibt
sich somit eine Spannung, die umso kleiner ist, je größer der
ohmsche Widerstand der Elektromagneten ist.
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Am
Eingang 31 der Gesamtschaltung wird nun ein Signal angelegt,
das ein Einschalten des Fangstroms bewirken soll. Sobald dieses
Signal auf "1"-Pegel schaltet,
baut sich am Anschluss 32 eines Komparators 33,
bedingt durch das RC-Glied 34, nur langsam eine Spannung
auf. Der Ausgang des Komparators 33 schaltet erst dann
um, wenn die Spannung am Eingang 32 größer ist als die Ausgangsspannung
des Summierverstärkers 30.
Somit schaltet der Ausgang des Komparators 33 umso später, je größer die
Ausgangsspannung des Summierverstärkers 30 ist, also
je kleiner der ohmsche Widerstand der Spule war. Wird nun dieses
verzögerte
Ausgangssignal des Komparators 33 zum Einschalten des Fangstroms
verwendet, so ergibt sich genau der gewünschte Effekt, da bei kleinerem
ohmschen Widerstand der Strom später
eingeschaltet wird, aber durch den kleineren ohmschen Widerstand
auch schneller ansteigen kann, und somit der Einfluss des Widerstandes
kompensiert wird. Die sich gegenüber dem
am Anschluss 31 eingegebenen Signal 31.1 ergebende
Verzögerung
ist am Ausgang des Komparators 33 schematisch angegeben.
Die gestrichelte Vorderflanke zeigt die mit dem Eingangssignal zeitsynchrone
Vorderflanke, das ausgezeichnete Signal 33.1 zeigt hier
die zeitliche Verschie bung des Ausgangssignals gegenüber dem
Eingangssignal.
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Die
in 5 gezeigte Spannung
U1 kann vorteilhafterweise eine aus der
Versorgungsspannung abgeleitete Spannung sein. Dann erzielt man
zusätzlich
zur Kompensation temperaturbedingter Widerstandsänderungen auch noch eine Spannungskompensation.
Je höher
die Versorgungsspannung U1 ist, umso größer wird
die Verzögerung.
Dies bewirkt das bei höherer
Spannung erwünschte
spätere
Einschalten des Fangstroms. Zur besseren Dimensionierbarkeit sollte
zweckmäßigerweise
ein weiterer Summierverstärker
nachgeschaltet werden, so dass zunächst die Differenz zwischen
der festen Spannung U1 und UR gebildet
wird, die dann um einen variablen Faktor verstärkt, zu der von der Versorgungsspannung
abhängigen
weiteren Spannung aufaddiert wird.
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Der
nach den vorstehend beschriebenen Verfahren ermittelte Wert des
ohmschen Widerstandes kann auch für Diagnosezwecke eingesetzt
werden. So kann beispielsweise in der Fertigung derartiger elektromagnetischer
Aktuatoren die Typenstreuung ermittelt werden. Es besteht auch die
Möglichkeit,
aus dem Vergleich des ohmschen Widerstandes zumindest einen der
elektromagnetischen Aktuatoren an einem Verbrennungsmotor in kaltem
Zustand und dem im Betrieb gemessenen ohmschen Widerstand auf die
Betriebstemperatur geschlossen werden, so dass bei zu hoher Temperatur
durch ein Warnsignal oder auch durch eine automatische Reduktion
der Motorleistung reagiert werden kann.