DE19910750A1 - Verfahren zur Einstellung eines Ventils - Google Patents
Verfahren zur Einstellung eines VentilsInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Einstellung eines Ventils (8) angegeben, das einen unter der Wirkung einer Ventilfeder stehenden und zwischen zwei Endstellungen in axialer Richtung verstellbaren Stößel (9) aufweist. Zur Verstellung des Stößels (9) ist ein mit einem in seiner Achsrichtung bewegbaren Arbeitskolben (18) ausgerüsteter, temperaturabhängiger Dehnkörper (15) am Ventil (8) befestigt, der durch einen an eine Spannungsquelle anschließbaren, elektrischen Widerstand (19) beheizbar ist un dem ein an der Stirnseite des Stößels (9) anliegendes Stellglied (16) zugeordnet ist. Zwischen dem Widerstand (19) und der Spannungsquelle wird ein durch einen Mikroprozessor zu betätigender, elektrischer Schalter angeordnet. An den Mikroprozessor wird eine mit dem Stellglied (16) gekoppelte Meßeinrichtung angeschlossen, die von der Position des Stellgliedes (16) abhängige elektrische Spannungswerte an den Mikroprozessor liefert, aus denen vom Mikroprozessor eine Regelstrecke gebildet und gespeichert wird. Zur Einstellung einer gewünschten Durchflußmenge wird beim Anschließen einer Steuerspannungsquelle an den Mikroprozessor, deren zwischen 0 und 100 % einstellbare Steuerspannung durch den Mikroprozessor den Spannungswerten der in demselben gespeicherten Regelstrecke proportional zugeordnet werden, der Schalter durch den Mikroprozessor in zeitlichen Abständen geschlossen und nach Zurücklegung eines vorgegebenen maximalen Hubs durch den Stößel (9) wieder geöffnet. Der Abstand zwischen je ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Ventils, das einen unter der
Wirkung einer Ventilfeder stehenden und zwischen zwei Endstellungen in axialer
Richtung verstellbaren Stößel aufweist, wobei zur Verstellung des Stößels ein mit einem in
seiner Achsrichtung bewegbaren Arbeitskolben ausgerüsteter, temperaturabhängiger
Dehnkörper am Ventil befestigt ist, der durch einen an eine Spannungsquelle
anschließbaren, elektrischen Widerstand beheizbar ist und dem ein an der Stirnseite des
Stößels anliegendes Stellglied zugeordnet ist, auf welches eine Druckfeder einwirkt,
welche das Ventil bei nicht beheiztem Widerstand entgegen der Wirkung der Ventilfeder
geschlossen hält und welche bei beheiztem, sich ausdehnendem Dehnkörper durch das
dabei von demselben bewegte Stellglied zusammengedrückt wird, so daß das Ventil
durch die Ventilfeder geöffnet wird.
Ventile, auf welche sich das Verfahren nach der Erfindung bezieht, werden beispielsweise
in der Heizungs- und Lüftungstechnik eingesetzt. Sie können grundsätzlich überall dort
verwendet werden, wo durch ein Ventil eine Verstellbewegung durchgeführt werden soll.
Es können dadurch beispielsweise Klappen bewegt oder lichte Rohrquerschnitte
verändert werden, wodurch auch die Menge eines durch ein entsprechendes Rohrsystem
strömenden bzw. fließenden Mediums, verändert werden kann. Ein solches Medium ist
beispielsweise Wasser oder Luft. Die strömende oder fließende Menge wird im folgenden
als "Durchflußmenge" bezeichnet.
Bei dem durch die DE-C-31 40 472 bekannten Verfahren wird der Stößel eines Ventils
durch Einwirkung von elektrischem Strom bewegt. Die entsprechende Vorrichtung ist mit
einem temperaturabhängigen Dehnkörper ausgerüstet, an dem ein elektrischer
Widerstand als Heizelement angebracht ist. Ein beispielsweise von einem Thermostat
geliefertes Signal bewirkt, daß der Widerstand mit Strom versorgt wird. Durch die dann
erzeugte Wärme wird der Arbeitskolben des Dehnkörpers verstellt. Der Stößel des in
Ruhestellung geschlossenen Ventils wird dadurch entlastet und durch eine Ventilfeder in
Richtung "Öffnung des Ventils" bewegt. Dieses bekannte Verfahren und die
entsprechende Vorrichtung haben sich in der Praxis bewährt. Die von der Stellung des
Stößels des Ventils abhängige Durchflußmenge eines Mediums ist aber nicht definiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung eines in einem
Rohrsystem angeordneten Ventils anzugeben, mit dem eine Aussage über die
Durchflußmenge eines durch das Rohrsystem strömenden Mediums gemacht werden
kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der
Erfindung dadurch gelöst,
- - daß zwischen dem Widerstand und der Spannungsquelle ein durch einen Mikroprozessor zu betätigender, elektrischer Schalter angeordnet wird,
- - daß an den Mikroprozessor eine mit dem Stellglied gekoppelte Meßeinrichtung angeschlossen wird, die von der Position des Stellgliedes abhängige elektrische Spannungswerte an den Mikroprozessor liefert, aus denen vom Mikroprozessor eine zwischen einer der Schließstellung des Ventils entsprechenden minimalen Spannung und einer einem vorgegebenen, maximalen Hub des Stößels, bei welchem das Ventil mit maximaler Durchflußmenge voll geöffnet ist, entsprechenden maximalen Spannung liegende Regelstrecke gebildet und gespeichert wird, und
- - daß beim Anschließen einer Steuerspannungsquelle an den Mikroprozessor, deren zwischen 0 und 100% einstellbare Spannungswerte durch den Mikroprozessor den Spannungswerten der in demselben gespeicherten Regelstrecke proportional zugeordnet werden, der Schalter durch den Mikroprozessor in zeitlichen Abständen geschlossen und nach Zurücklegung des maximalen Hubs durch den Stößel wieder geöffnet wird, wobei der Abstand zwischen je zwei Schließvorgängen für den Schalter in Abhängigkeit von dem Prozentwert der an der Steuerspannungsquelle vorgegebenen Steuerspannung eingestellt wird.
Bei diesem Verfahren wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß der maximal mögliche
Hub des Arbeitskolbens bekannter Dehnkörper größer als der Weg ist, den der Stößel
eines Ventils zwischen seiner Schließstellung einerseits und seiner Offenstellung
andererseits zurücklegt. Die Länge dieses Weges des Stößels ist bekannt. Sie wird hier
für die Hubbewegung des Arbeitskolbens des jeweiligen Dehnkörpers als maximaler Hub
vorgegeben. Die maximale, von der Meßeinrichtung gelieferte Spannung entspricht
diesem maximalen Hub des Arbeitskolbens des Dehnkörpers und damit dem Weg des
Stößels des Ventils zwischen seinen beiden Endstellungen. Das Ventil kann die im
Mikroprozessor gespeicherte Regelstrecke mittels einer an denselben angelegten
Steuerspannung gezielt in jede zwischen den beiden Endstellungen liegende Position
gebracht werden. Mit dem Wort "Mikroprozessor" soll jede intelligente elektronische
Schaltung mit Speicherfunktion erfaßt sein. Solche Schaltungen werden beispielsweise
auch als "Mikrocontroller" bezeichnet. Wenn das Ventil voll geöffnet sein soll, damit die
maximal mögliche Durchflußmenge eines Mediums fließen kann, dann wird dem
Mikroprozessor die maximale Steuerspannung zugeführt, welche der maximalen
Spannung der Regelstrecke entspricht. Soll nur die Hälfte der maximal möglichen
Durchflußmenge fließen, dann beträgt die Steuerspannung nur 50% ihres
Maximalwerts. Das gilt analog für jeden anderen prozentualen Wert von
Steuerspannung und Durchflußmenge.
Die jeweilige Durchflußmenge des strömenden Mediums wird nach Maßgabe der
vorgegebenen Steuerspannung vom Mikroprozessor durch Betätigung des Schalters
eingestellt. Wenn beispielsweise eine Durchflußmenge von 50% des Mediums strömen
soll, dann wird die Steuerspannung auf 50% eingestellt. Der zeitliche Abstand zwischen
zwei Schließvorgängen entspricht dann dem Doppelten der Zeit, die zwischen dem
Schließen des Schalters und - nach Zurücklegung des maximalen Hubs - dem
Wiedererreichen der Ausgangsstellung des Stößels vergeht. Bei einer Durchflußmenge
von 25% entspricht der zeitliche Abstand zwischen zwei Schließvorgängen dem
Vierfachen der angegebenen Zeit.
Durch die Begrenzung des Hubes des vom Dehnkörper bewegten Arbeitskolbens kann
außerdem der Energieaufwand für die Einstellung eines Ventils wesentlich verringert
werden. Wenn der Arbeitskolben des Dehnkörpers seinen eingestellten maximalen Hub
ausgeführt hat, bei dem das zu betätigende Ventil voll geöffnet ist, wird die Stromzufuhr
an den Widerstand unterbrochen. Es findet dann, bis auf einen Ruhestrom für die
Schaltungsanordnung, kein Energieverbrauch mehr statt. Neben dem verminderten
Energieaufwand ergibt sich bei Einsatz dieser Schaltungsanordnung auch eine wesentlich
niedrigere Erwärmung des Dehnkörpers. Das führt nicht nur zu einer erhöhten
Lebensdauer desselben, sondern insgesamt auch zu einer schnelleren Reaktion der
ganzen Anordnung. Wenn ein Ventil beispielsweise geschlossen werden soll, wird die
Stromzufuhr an den Widerstand unterbrochen. Der Stößel des Ventils gelangt dann sehr
schnell in die Schließstellung, da erstens der Arbeitskolben des Dehnkörpers nur einen
durch die Hubbegrenzung bedingten kurzen Weg zurücklegen muß und weil zweitens
der Dehnkörper wegen seiner geringeren Erwärmung schnell abkühlt.
Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen als
Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
als Bockschaltbild.
Fig. 2 und 3 eine mit dem Verfahren arbeitende Anordnung im Schnitt und als Draufsicht
in schematischer Darstellung.
Fig. 4 zwei Zeitdiagramme.
Fig. 5 eine bei dem Verfahren einsetzbare opto/elektrische Einheit.
Zentrales Element des Verfahrens ist ein intelligentes elektronisches Schaltungsteil mit
Speicherfunktion, ein Mikroprozessor 1. Er wird aus einer Spannungsquelle 2, die
beispielsweise eine Wechselspannung von 24 V liefert, über ein Netzteil 3 gespeist, an
dessen Ausgang beispielweise 5 V Gleichspannung zur Verfügung stehen. An den
Mikroprozessor 1 sind außerdem eine Meßeinrichtung 4, eine Steuerspannungsquelle 5
und ein Schalter 6 angeschlossen. Im Mikroprozessor 1 ist eine zwischen zwei
Spannungswerten liegende Regelstrecke gespeichert, deren Aufnahme bzw. Entstehung
weiter unten geschildert wird.
Mit dem Verfahren kann eine Vorrichtung 7 gesteuert werden, wie sie prinzipiell aus Fig.
2 hervorgeht. Die Vorrichtung 7 wird auf ein nur schematisch angedeutetes Ventil 8
aufgesetzt. Das Ventil 8 hat einen Stößel 9, der unter der Wirkung einer der Einfachheit
halber nicht mit dargestellten Ventilfeder steht und in Richtung des Doppelpfeiles 10
zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. Der Stutzen des
Ventils 8 ist beispielsweise mit einem Gewinde ausgerüstet, auf welches ein Halter 11
aufgeschraubt werden kann. Der beispielsweise aus Kunststoff bestehende Halter 11
dient zur Festlegung eines Gehäuses 12 der Vorrichtung 7 am Ventil 8. Dazu können im
Gehäuse 12 beispielsweise federnd einrastende Haken angebracht sein, die in
Montageposition in Ausnehmungen 13 und 14 des Halters 11 eingreifen. Das Gehäuse
12 kann aber auch auf andere Art und Weise am Ventil 8 befestigt werden,
beispielsweise mittels einer Überwurfmutter.
Die Vorrichtung 7 selbst besteht - ohne Gehäuse 12 und Halter 11 - aus einem
temperaturabhängigen Dehnkörper 15, einem topfartigen Stellglied 16 und einer
Druckfeder 17. Der Dehnkörper 15 hat einen Arbeitskolben 18. Am Dehnkörper 15 ist
außerdem ein als Heizelement dienender elektrischer Widerstand 19 angebracht, der
über eine elektrische Leitung 20 und einen elektrischen Kontakt 21 an die
Spannungsquelle 2 anschließbar ist.
Die im Mikroprozessor 1 zu speichernde Regelstrecke wird beispielsweise wie folgt
gebildet und gespeichert:
Der maximale Hub des Arbeitskolbens 18 des Dehnkörpers 15 wird vorgegeben. Er entspricht dem maximalen Hub des Stößels 9, also dessen Weg zwischen der Schließstellung und der Offenstellung des Ventils 8. Dieser der maximalen Durchflußmenge eines Mediums entsprechende maximale Hub soll beispielsweise 3 mm betragen. Die Bewegung des Arbeitskolbens 18 wird von der Meßeinrichtung 4 überwacht, die dazu im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Stellglied 16 gekoppelt ist. Am Ausgang der Meßeinrichtung 4 liegt eine elektrische Spannung an, die von der Position des Stellglieds 16 abhängt und sich bei einer Bewegung desselben ändert.
Der maximale Hub des Arbeitskolbens 18 des Dehnkörpers 15 wird vorgegeben. Er entspricht dem maximalen Hub des Stößels 9, also dessen Weg zwischen der Schließstellung und der Offenstellung des Ventils 8. Dieser der maximalen Durchflußmenge eines Mediums entsprechende maximale Hub soll beispielsweise 3 mm betragen. Die Bewegung des Arbeitskolbens 18 wird von der Meßeinrichtung 4 überwacht, die dazu im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Stellglied 16 gekoppelt ist. Am Ausgang der Meßeinrichtung 4 liegt eine elektrische Spannung an, die von der Position des Stellglieds 16 abhängt und sich bei einer Bewegung desselben ändert.
Sobald der Schalter 6 geschlossen ist, wird der Widerstand 19 erwärmt. Der Dehnkörper
15 dehnt sich aus, wodurch sein Arbeitskolben 18 aus demselben herausgedrückt wird.
Er nimmt das Stellglied 16 in Richtung des Pfeiles 22 mit. Dadurch wird die Druckfeder
17 zusammengedrückt. Der Stößel 9 wird entlastet, so daß das Ventil 8 durch seine
Ventilfeder geöffnet wird. Wenn der Arbeitskolben 18 des Dehnkörpers 15 seinen
maximalen, vorgegebenen Hub zurückgelegt hat, wird die Stromzufuhr an den
Widerstand 19 abgeschaltet. Die zu diesem Zeitpunkt von der Meßeinrichtung 4
gelieferte Spannung ist die maximal mögliche Spannung für den vorgegebenen Hub des
Arbeitskolbens 18. Dieser Spannungswert wird vom Mikroprozessor 1 als Maximalwert
gespeichert.
Wenn der Arbeitskolben 18 des Dehnkörpers 15 seinen maximalen Hub durchgeführt
hat, wird der Schalter 6 durch den Mikroprozessor 1 geöffnet. Dadurch wird der
Widerstand 19 von der Spannungsquelle 2 getrennt. Der Dehnkörper 15 kühlt ab und
Arbeitskolben 18 sowie Stellglied 16 gehen in ihre Ausgangsposition zurück. Diese ist
erreicht, wenn das Ventil 8 sich wieder in seiner Schließstellung befindet. Die von der
Meßeinrichtung 4 gelieferte Spannung ändert sich dann nicht mehr, sondern bleibt auf
dem in dieser Position gemessenen Wert stehen. Dieser Spannungswert wird vom
Mikroprozessor 1 als Minimalwert gespeichert.
Zwischen dem oben erläuterten, einer Hubbegrenzung des Stößels 9 entsprechenden
Maximalwert der von der Meßeinrichtung 4 gelieferten Spannung und ihrem
Minimalwert wird vom Mikroprozessor 1 eine unterschiedlichen Spannungswerten
entsprechende Regelstrecke gebildet und gespeichert. Mittels der Regelstrecke kann
einerseits die Position des Stößels 9 des Ventils 8 zwischen dessen Schließstellung und
Offenstellung durch den Mikroprozessor 1 vorgegeben werden. Andererseits ist es
möglich, die Durchflußmenge des Mediums unter Verwendung der Hubbegrenzung und
durch gezielte Betätigung des den Widerstand 19 ein- und ausschaltenden Schalters 6
durch den Mikroprozessor 1 sehr genau einzustellen.
Zur Aktivierung der Regelstrecke kann die Steuerspannungsquelle 5 verwendet werden,
die eine zwischen 0 und 100% liegende Steuerspannung zur Verfügung stellen kann.
Handelsübliche Steuerspannungsquellen liefern beispielsweise eine zwischen 0 V und
10 V liegende Gleichspannung. Die Steuerspannung wird vom Mikroprozessor 1 nach
Anschluß der Steuerspannungsquelle 5 den Spannungswerten der Regelstrecke
proportional zugeordnet. Den 10 V (100%) der Steuerspannungsquelle 5 entspricht also
der Maximalwert der Regelstrecke, während die 0 V dem Minimalwert derselben
zugeordnet sein können.
Zur Einstellung einer bestimmten prozentualen Durchflußmenge am Ventil 8 wird -
unabhängig von der Durchflußmenge - zunächst in jedem Fall der Schalter 6 durch den
Mikroprozessor 1 geschlossen. Durch den dann Wärme erzeugenden Widerstand 19
dehnt sich der Dehnkörper 15 aus, bis sein Arbeitskolben 18 seine der Hubbegrenzung
entsprechende Position erreicht hat. In dieser Position wird der Schalter 6 geöffnet. Der
Dehnkörper 15 kühlt ab und der Arbeitskolben 18 geht einschließlich Stellglied 16 in
seine Ausgangsposition zurück. Die Zeit, die zwischen dem Schließen des Schalters 6 und
einer damit verbundenen Bewegung des Arbeitskolbens 18 sowie dem Moment liegt, in
dem derselbe seine Ausgangsposition wieder erreicht hat, wird vom Mikroprozessor 1
registriert und als Einschaltzeit Tein gespeichert (Fig. 4). Die Vorgabe bzw. Einstellung
der prozentualen Durchflußmenge hängt von der Einschaltzeit Tein und der prozentualen
Steuerspannung ab. Der zeitliche Abstand T zwischen zwei Schließvorgängen für den
Schalter 6 setzt sich aus der Einschaltzeit Tein und einer Pausenzeit Tp zusammen. Dabei
entspricht die Einschaltzeit Tein in Prozent vom zeitlichen Abstand T dem an der
Steuerspannungsquelle 5 vorgegebenen Prozentwert der Steuerspannung.
Wenn die Durchflußmenge beispielsweise 25% von der maximalen Durchflußmenge
betragen soll, dann wird an der Steuerspannungsquelle 5 eine Spannung von 2,5 V
vorgegeben. Da die vom Mikroprozessor 1 registrierte Einschaltzeit Tein in diesem Fall
25% des zeitlichen Abstands T zwischen zwei Schließvorgängen des Schalters 6 beträgt,
ergibt sich für den zeitlichen Abstand T eine Teit von 4 × Tein. Die verbleibenden 75%
der Zeit entsprechen der Pausenzeit Tp. Ein entsprechendes Zeitdiagramm geht aus Fig.
4a hervor.
Bei einer Durchflußmenge von 60% beträgt die Einschaltzeit Tein 60% des zeitlichen
Abstands T zwischen zwei Schließvorgängen. Für den Abstand T ergibt sich damit eine
Zeit von 1,66 × Tein. Die Pausenzeit Tp ist 40% des zeitlichen Abstandes T. Fig. 4b zeigt
ein entsprechendes Zeitdiagramm.
Die beschriebene Einstellung der prozentualen Durchflußmenge ist sinnvoll für den
Bereich von 10% bis 90% der maximalen Durchflußmenge. Für die darunter und
darüber liegenden Bereiche sind zusätzliche geeignete Maßnahmen besser, bei denen
aber stets die durch die im Mikroprozessor 1 gespeicherte Regelstrecke gegebene
Möglichkeit der Hubbegrenzung für den Arbeitskolben 18 bzw. den Stößel 9 ausgenutzt
wird. So kann beispielsweise bei kleineren Durchflußmengen eine kürzere
Hubbegrenzung eingestellt werden. Bei über 90% liegenden Durchflußmengen kann
die Betätigung des Schalters 6 von der Hubbegrenzung abgeleitet werden, ohne daß
der Arbeitskolben 18 des Dehnkörpers 15 in seine Ausgangsstellung zurückgeht.
Die Steuerspannungsquelle 5 kann beispielsweise zentral in einem Heizkreisverteiler
angeordnet sein. Die Steuerspannung kann von Hand oder automatisch, beispielsweise
durch einen Raumthermostat, eingestellt werden.
Als Schalter 6 eignet sich beispielsweise ein Triac. Zu seiner Betätigung ist der Einsatz
einer Sonde sinnvoll, welche jeweils den Nulldurchgang der speisenden
Wechselspannung feststellt und sicherstellt, daß der Triac im Nulldurchgang geschaltet
wird.
Als Meßeinrichtung 4 kann gemäß Fig. 5 vorzugsweise eine gestrichelt umrandete
opto/elektrische Einheit mit zwei Fotostrecken F1 und F2 verwendet werden. Teile dieser
Einheit können mit dem Stellglied 16 der Vorrichtung 7 verbunden sein. Andere Teile
derselben können an deren Gehäuse 12 angebracht sein.
Die Fotostrecke F1 weist einen optischen Sender 23 und einen optischen Empfänger 24
auf. Der Sender 23 kann eine Leuchtdiode sein, während es sich beim Empfänger 24 um
einen Phototransistor handeln kann. Beide Teile sind feststehend mit dem Gehäuse 12
der Vorrichtung 7 verbunden. In den Bereich zwischen Sender 23 und Empfänger 24
ragt ein Schwert 25 hinein, daß am Stellglied 16 angebracht und in Richtung des
Doppelpfeils 26 bewegbar ist. Die Lichtstrecke zwischen Sender 23 und Empfänger 24 ist
unterbrochen, wenn das Schwert 25 sich zwischen beiden Teilen befindet.
Die Fotostrecke F2 besteht aus einem optischen Sender 27 (Leuchtdiode) und einem
optischen Empfänger 28 (Phototransistor), zwischen denen eine lichtundurchlässige
Barriere 29 angebracht ist. Diese Teile sind wieder feststehend mit dem Gehäuse 12 der
Vorrichtung 7 verbunden. Zur Fotostrecke F2 gehört auch ein Reflektor 30, der ebenso
wie das Schwert 25 mit dem Stellglied 16 verbunden und damit in Richtung des
Doppelpfeils 26 bewegbar ist. Das Schwert 25 ist vorzugsweise am Reflektor 30
angebracht. Das vom Sender 27 ausgesandte Licht wird vom Reflektor 30 reflektiert und
fällt dann auf den Empfänger 28.
Die Anordnung nach Fig. 5 arbeitet wie folgt:
Das Schwert 25 befindet sich in der Ausgangsstellung zwischen dem Sender 23 und dem Empfänger 24. Der Dehnkörper 15 dehnt sich - wie bereits erwähnt - bei Einschaltung der Spannungsquelle 2 aus. Das dadurch bewegte Stellglied 16 nimmt den Reflektor 30 und damit auch das Schwert 25 mit. Wenn das Schwert 25 dabei aus dem Bereich von Sender 23 und Empfänger 24 herausgelangt, empfängt der Empfänger 24 deutlich mehr Licht. Er erzeugt dadurch an seinen Anschlüssen eine deutlich höhere, am Mikroprozessor 1 anliegende Spannung. Dadurch erkennt der Mikroprozessor 1, daß der Arbeitskolben 18 seinen maximalen Hub ausgeführt hat. Er öffnet den Schalter 6, so daß der Widerstand 19 von der Spannungsquelle 2 abgetrennt wird. Gleichzeitig wird die zu diesem Zeitpunkt am Empfänger 28 der Fotostrecke F2 anstehende Spannung als Maximalwert der vom Mikroprozessor 1 zu bildenden Regelstrecke in demselben abgespeichert.
Das Schwert 25 befindet sich in der Ausgangsstellung zwischen dem Sender 23 und dem Empfänger 24. Der Dehnkörper 15 dehnt sich - wie bereits erwähnt - bei Einschaltung der Spannungsquelle 2 aus. Das dadurch bewegte Stellglied 16 nimmt den Reflektor 30 und damit auch das Schwert 25 mit. Wenn das Schwert 25 dabei aus dem Bereich von Sender 23 und Empfänger 24 herausgelangt, empfängt der Empfänger 24 deutlich mehr Licht. Er erzeugt dadurch an seinen Anschlüssen eine deutlich höhere, am Mikroprozessor 1 anliegende Spannung. Dadurch erkennt der Mikroprozessor 1, daß der Arbeitskolben 18 seinen maximalen Hub ausgeführt hat. Er öffnet den Schalter 6, so daß der Widerstand 19 von der Spannungsquelle 2 abgetrennt wird. Gleichzeitig wird die zu diesem Zeitpunkt am Empfänger 28 der Fotostrecke F2 anstehende Spannung als Maximalwert der vom Mikroprozessor 1 zu bildenden Regelstrecke in demselben abgespeichert.
Beim jetzt folgenden Abkühlen des Dehnkörpers 15 wird das Stellglied 16 in seine
Ausgangsstellung zurückbewegt. Dabei wird auch der Reflektor 30 mitgenommen, der
näher an Sender 27 und Empfänger 28 der Fotostrecke F2 herangelangt. Die sich dabei
ändernde Spannung am Ausgang des Empfängers 28 wird vom Mikroprozessor 1
kontrolliert. Wenn diese Spannung sich nicht mehr ändert, hat das Stellglied 16 seine
Ausgangsposition erreicht. Sie entspricht der Schließstellung des Ventils 8. Die dabei am
Ausgang des Empfängers 28 anstehende Spannung wird als Minimalwert der
Regelstrecke im Mikroprozessor 1 gespeichert.
Maximalwert und Minimalwert der am Ausgang des Empfängers 28 anstehenden
Spannung werden durch eine geeignete (inverse) Schaltung betragsmäßig also solche
gebildet, obwohl die Intensität des auf den Empfänger 28 fallenden Lichts und damit die
Höhe seiner Ausgangsspannung mit abnehmender Entfernung des Reflektors 30
zunehmen.
Die geschilderte Funktionsweise des Verfahrens mit einer Schaltungsanordnung nach Fig.
1, insbesondere in Verbindung mit Fig. 5, gilt jedesmal, wenn eine entsprechend
ausgerüstete Vorrichtung 7 auf ein Ventil 8 aufgesetzt und an die Spannungsquelle 2
angeschlossen wird. Der Aufbau und die Charakteristik des jeweiligen Ventils sind dabei
nicht von Bedeutung. Die Vorrichtung 7 lernt mit dieser Schaltungsanordnung jeweils das
Ventil kennen und der Mikroprozessor 1 bildet eine für das jeweilige Ventil individuelle
Regelstrecke.
Zur Berücksichtigung von eventuellen temperaturbedingten Änderungen und
Schmutzablagerungen an bzw. in den Fotostrecken F1 und F2 kann der geschilderte
Kalibriervorgang jederzeit wiederholt werden. Der Mikroprozessor 1 bildet dann
gegebenenfalls eine neue Regelstrecke.
Claims (4)
1. Verfahren zur Einstellung eines Ventils, das einen unter der Wirkung einer Ventilfeder
stehenden und zwischen zwei Endstellungen in axialer Richtung verstellbaren Stößel
aufweist, wobei zur Verstellung des Stößels ein mit einem in seiner Achsrichtung
bewegbaren Arbeitskolben ausgerüsteter, temperaturabhängiger Dehnkörper am
Ventil befestigt ist, der durch einen an eine Spannungsquelle anschließbaren,
elektrischen Widerstand beheizbar ist und dem ein an der Stirnseite des Stößels
anliegendes Stellglied zugeordnet ist, auf welches eine Druckfeder einwirkt, welche
das Ventil bei nicht beheiztem Widerstand entgegen der Wirkung der Ventilfeder
geschlossen hält und welche bei beheiztem, sich ausdehnendem Dehnkörper durch
das dabei von demselben bewegte Stellglied zusammengedrückt wird, so daß das
Ventil durch die Ventilfeder geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß zwischen dem Widerstand (19) und der Spannungsquelle (2) ein durch einen Mikroprozessor (1) zu betätigender, elektrischer Schalter (6) angeordnet wird, daß an den Mikroprozessor (1) eine mit dem Stellglied (16) gekoppelte Meßeinrichtung (4) angeschlossen wird, die von der Position des Stellgliedes (16) abhängige elektrische Spannungswerte an den Mikroprozessor (1) liefert, aus denen vom Mikroprozessor (1) eine zwischen einer der Schließstellung des Ventils (8) entsprechenden minimalen Spannung und einer einem vorgegebenen,
- - maximalen Hub des Stößels (9), bei welchem das Ventil (8) mit maximaler Durchflußmenge voll geöffnet ist, entsprechenden maximalen Spannung liegende Regelstrecke gebildet und gespeichert wird, und
- - daß beim Anschließen einer Steuerspannungsquelle (5) an den Mikroprozessor (1), deren zwischen 0 und 100% einstellbare Steuerspannung durch den Mikroprozessor (1) den Spannungswerten der in demselben gespeicherten Regelstrecke proportional zugeordnet werden, der Schalter (6) durch den Mikroprozessor (1) in zeitlichen Abständen geschlossen und nach Zurücklegung des maximalen Hubs durch den Stößel (9) wieder geöffnet wird, wobei der Abstand zwischen je zwei Schließvorgängen für den Schalter (6) in Abhängigkeit von dem Prozentwert der an der Steuerspannungsquelle (5) vorgegebenen Steuerspannung eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß nach dem Schließen des Schalters (6) als Einschaltzeit (Tein) die Zeit vom Mikroprozessor (1) gemessen und gespeichert wird, die der Stößel (9) benötigt, um seinen maximalen Hub auszuführen und nach dem Öffnen des Schalters (6) in seine Ausgangsstellung zurückzugehen, und
- - daß für eine Durchflußmenge, die zwischen 10% und 90% der maximalen Durchflußmenge liegt, der zeitliche Abstand (T) zwischen zwei Schließvorgängen für den Schalter (6) so bemessen wird, daß die Einschaltzeit (Tein) in Prozent vom zeitlichen Abstand (T) dem Prozentwert der an der Steuerspannungsquelle (5) vorgegebenen Steuerspannung entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Meßeinrichtung (4) eine opto/elektrische Einheit verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine opto/elektrische Einheit mit zwei Fotostrecken (F1, F2) verwendet wird, von denen jede einen optischen Sender (23, 27) und einen optischen Empfänger (24, 28) hat,
- - daß zwischen Sender (23) und Empfänger (24) der einen Fotostrecke (F1) ein mit dem Stellglied (16) verbundenes Schwert (25) bewegbar angeordnet ist und
- - daß das vom Sender (27) der anderen Fotostrecke (F2) ausgehendes Licht dem Empfänger (28) derselben über einen Reflektor (30) zugeführt wird, der an das Stellglied (16) gekoppelt ist und dessen Position relativ zu den feststehenden Teilen Sender (27) und Empfänger (28) veränderbar ist.
Priority Applications (5)
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