DE20220897U1 - Device for simulating the electrical connection characteristics of electrical units e.g. for stepper motor unit, includes electrical circuit with electrical connection variables - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit welcher das elektrische Anschlussverhalten von elektrischen Komponenten zur Durchführung von Simulationen nachbildbar ist.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1, with which the electrical Connection behavior of electrical components for performing Simulations can be simulated.
Stand der TechnikState of the art
Zur Prüfung bzw. für die Entwicklung von komplexen Steuer- und Regelsystemen ist es häufig erforderlich, Komponenten dieser Systeme durch Modelle nachzubilden, die sich weitgehend identisch zum wirklichen System verhalten. Das heißt, die Modelle sollten elektrisch wie auch in kybernetischer Hinsicht das gleiche Verhalten aufzeigen. Der einzige Unterschied bei der Modellierung soll in den meisten Fällen nur darin bestehen, dass z.B. bei einem Aktuator keine wirkliche, mechanische Bewegung erzeugt wird.For testing or for the development of complex Control and regulation systems it is often necessary To replicate components of these systems through models that are behave largely identical to the real system. That is, the Models should be electric as well as cybernetic show the same behavior. The only difference in modeling should in most cases consist only in that e.g. with an actuator no real, mechanical movement is generated.
Der Vorteil einer solchen Modellierung liegt in der einfachen Möglichkeit, auf das Verhalten des Modells in unterschiedlicher Weise eingreifen zu können. Dies ist bei einer wirklichen Komponente in einem System nur schwer oder oftmals gar nicht zu erreichen. Damit könnte mit wirklichen Komponenten tatsächlich auftretendes Fehlverhalten nur mühsam oder überhaupt nicht getestet werden. Beim Modell hingegen kann eine dem Fehlverhalten entsprechende Eingriffnahme leicht vorgesehen werden. Insbesondere komplexe Systemsimulatoren lassen sich daher unter Einsatz von modellierten Komponenten realisieren. Der Aufbau derartiger Systemsimulatoren ist jedoch oftmals vergleichsweise aufwändig und unübersichtlich.The advantage of such modeling lies in the easy way intervene in the behavior of the model in different ways to be able to. This is difficult with a real component in a system or often not attainable. This could actually occur with real components Misconduct is difficult or at all not be tested. In the case of the model, on the other hand, the wrongdoing appropriate intervention can be easily provided. In particular Complex system simulators can therefore be modeled Realize components. The construction of such system simulators is often comparatively complex and confusing.
Aufgabe und Vorteile der ErfindungTask and Advantages of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend bezeichneten Art bereitzustellen, mit welcher die Modellierung von insbesondere Systemen mit mehreren Einzelkomponenten vereinfacht werden kann.The invention has for its object a To provide device of the type described in the introduction, with which is the modeling of in particular systems with several Individual components can be simplified.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.This task is due to the characteristics of claim 1 solved. In the subclaims are advantageous and expedient further training specified the invention.
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung aus, mit welcher das elektrische Anschlussverhalten von elektrischen Komponenten mit einem mechanisch bewegten Element zur Durchführung von Simulationen in Abhängigkeit wenigstens einer physikalischen Größe, die mit der Bewegung des Elements im Zusammenhang steht und die sich auf das Anschlussverhalten auswirkt, nachbildbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine elektrische Schaltung, deren elektrische Anschlusswerte derart steuerbar sind, dass sich das gleiche Anschlussverhalten wie bei der nachzubildenden Komponente bei entsprechenden Betriebszuständen erzielen lässt, eine Rechnereinheit, der das Verhalten der Komponente auf eine Änderung der wenigstens einen physikalischen Größe aufgrund der Bewegung des Elements zur entsprechenden Steuerung der elektrischen Schaltung zur Verfügung steht, elektrische Anschlüsse so wie bei der elektrischen Komponente sowie einen Datentransferanschluss. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass die elektrische Schaltung, die Rechnereinheit, die elektrischen Anschlüsse sowie die Datentransferanschlüsse in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gehäuse um ein möglichst kompaktes Gehäuse, z.B. ein Gehäuse, das in einen normierten insbesondere 19-Zoll-Schaltschrank eingeschoben werden kann. Für den Aufbau eines Systemmodulators lassen sich eine Vielzahl derartiger Vorrichtungen als z.B. "19-Zoll-Einschübe" in einem entsprechenden Schaltschrank (19-Zoll-Rack) unterbringen. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Vorrichtungen, die verschiedene Einzelkomponenten eines Gesamtsystems nachbilden, erfolgt dann über den an jeder Vorrichtung vorgesehenen Datentransferanschluss. Der Datentransferanschluss ist vorzugsweise als Schnittstelle für einen in vielfältiger Weise ausbildbaren Bus, insbesondere CAN-Bus ausgestaltet. Der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Aufbau von Systemsimulatoren bislang die Einzelkomponenten des Systems nicht wie die tatsächlichen Komponenten sich jeweils örtlich auf eine Stelle konzentrieren, sondern die Funktionalitäten der Komponenten an verschiedenen Stellen über die Ausdehnung des Simulators untergebracht und zusätzlich unübersichtlich verkabelt sind. Zwar lassen sich dadurch gegebenenfalls Einzelbauteile einsparen, die Gesamtanordnung ist jedoch nur schwer nachzuvollziehen und Änderungen im Systemsimulator werden zur Fleißaufgabe. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit welcher sich eine Komponente des Systems nachbilden lässt, ist hingegen eine vollkommen eigenständige Einheit, die leicht mit anderen entsprechenden Vorrichtungen über einen Datenbus zusammenschaltbar ist bzw. falls notwendig, durch eine Vorrichtung mit geänderten Eigenschaften problemlos austauschbar ist. Wie bei der tatsächlichen Komponente verfügt diese kompakte Einheit über gleiche Anschlüsse, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung "anschlusstechnisch" wie die tatsächliche Komponente behandelt werden kann. Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine Stromversorgungseinheit für die elektrische Schaltung und den Rechner integriert, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer Installation neben den Anschlüssen der tatsächlichen Komponente nur mit einem Stromanschlusskabel und einem Buskabel zu versehen ist. Das erfindungsgemäße Vorgehen eignet sich daher ganz besonders für hochkomplexe Systemsimulatoren oder Systemsimulatoren, bei welchen eine Vielzahl von gleichen Komponenten nachzubilden sind.The invention is based on a device with which the electrical connection behavior of electrical Components with a mechanically moving element for carrying out Dependent simulations at least one physical quantity that corresponds to the movement of the Elements is related and relates to the connection behavior affects, is reproducible. The device comprises an electrical one Circuit whose electrical connection values can be controlled in such a way that the same connection behavior as the one to be reproduced Component can be achieved in appropriate operating conditions, one Computing unit, the behavior of the component on a change the at least one physical quantity due to the movement of the Elements for the corresponding control of the electrical circuit to disposal stands, electrical connections as with the electrical component and a data transfer connection. The essence of the invention is now that the electrical circuit, the computer unit, the electrical connections and the data transfer connections in one shared housing are. The housing is preferably one where possible compact housing, e.g. a housing, that can be inserted into a standardized 19-inch control cabinet. For the A large number of such systems can be constructed using a system modulator Devices as e.g. "19-inch bays" in a corresponding control cabinet (19-inch rack). Communication between individuals Devices, the various individual components of an overall system replicate, then takes place via the data transfer connection provided on each device. The Data transfer connection is preferably an interface for one in many different ways Configurable bus, in particular CAN bus. The procedure according to the invention is based on the knowledge that when building system simulators So far, the individual components of the system have not been like the actual ones Components are local focus on one place, but the functionalities of Components housed at different locations across the extent of the simulator and additionally confusing are wired. Individual components can be made as a result save, but the overall arrangement is difficult to understand and changes become a hard work in the system simulator. The device according to the invention, with which a component of the system can be simulated, however, is a completely independent Unit that easily connects to other corresponding devices Data bus can be interconnected or, if necessary, by a Device with modified Properties is easily interchangeable. As with the actual one Component this compact unit over same connections, so that the device according to the invention "connection technology" as the actual Component can be treated. Preferably in the device according to the invention also a power supply unit for the electrical circuit and integrated the computer, so that the device according to the invention when installed next to the connections of the actual component only to be provided with a power cable and a bus cable is. The procedure according to the invention is therefore particularly suitable for highly complex system simulators or system simulators in which a multitude of identical components are to be reproduced.
Über den Datentransferanschluss, z.B, einen CAN-Busanschluss, lassen sich an der Vorrichtung zentral in einfacher Weise Betriebszustände einstellen, insbesondere fehlerhafte Betriebszustände vorgeben, um die Auswirkungen auf ein Gesamtsystem mit vielen derartiger Komponenten und vorzugsweise zusätzlichen Peripheriegeräten, z.B. ein Steuergerät für einen Schrittmotor, der durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung nachgebildet ist, zu simulieren.about leave the data transfer connection, e.g. a CAN bus connection operating states are set centrally on the device in a simple manner, In particular, faulty operating conditions specify the effects to an overall system with many such components and preferably additional ones Peripherals e.g. one control unit for one Stepper motor, which is simulated by a device according to the invention is to simulate.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die elektrische Schaltung und die Rechnereinheit dazu ausgelegt, das elektrische Verhalten eines Aktuators, vorzugsweise eines Schrittmotors, wiederzuspiegeln, wobei die wenigstens eine physikalische Größe eine durch eine Motorbewegung zu erreichende Position ist. Die Vorrichtung hat dabei die gleichen Anschlüsse wie der tatsächliche Aktuator und kann wie der tatsächliche Aktuator als eigenständiges Element behandelt werden, das lediglich zusätzlich eine gegebenenfalls weitere Stromversorgung und den Datentransferanschluss, z.B. einen CAN-Bus-Anschluss, besitzt.In a particularly preferred embodiment The invention is the electrical circuit and the computing unit designed to preferably control the electrical behavior of an actuator of a stepper motor to reflect, the at least one physical quantity one position to be reached by a motor movement. The device has the same connections like the actual one Actuator and can like the actual one Actuator as an independent Element to be dealt with, which is only an additional one if necessary further power supply and data transfer connection, e.g. one CAN bus connection.
Insbesondere im Zusammenhang mit Aktuatoren ist es im Weiteren vorteilhaft, wenn die elektrische Schaltung zur Nachbildung des Anschlussverhaltens wenigstens einen Widerstand, z. B. ohmschen und/oder induktiven Widerstand, aufweist, der entsprechend einer Änderung eines Anschlusswiderstandes der elektrischen Komponente aufgrund einer Bewegung des mechanischen Elements steuerbar ist. Zum Beispiel umfasst die elektrische Schaltung wenigstens ein steuerbares Potentiometer zur Nachbildung eines Weggebers. Dieses Potentiometer kann dann die Schnittstelle zu einem peripheren System, das ein Wegsignal benötigt, darstellen.Especially in connection with It is also advantageous for actuators if the electrical Circuit for simulating the connection behavior at least one Resistance, e.g. B. ohmic and / or inductive resistance, the corresponding to a change due to a connection resistance of the electrical component a movement of the mechanical element is controllable. For example the electrical circuit comprises at least one controllable potentiometer to replicate a signpost. This potentiometer can then the interface to a peripheral system which is a path signal needed represent.
Über einen gegebenenfalls veränderbaren Widerstand kann auch die Wicklung einer Spule, z.B. eines Selenoids, für beispielsweise ein Magnetventil oder einer Motorwicklung eines Elektromotors nachempfunden werden.about an optionally changeable resistance winding a coil, e.g. a selenoid, for example modeled a solenoid valve or a motor winding of an electric motor become.
Um insbesondere für Aktuatoren Endstellungen in die Simulation mit einbeziehen zu können, ist es im Weiteren bevorzugt, wenn die elektrische Schaltung wenigstens einen steuerbaren Schalter umfasst.In particular for actuator end positions To be able to include in the simulation, it is further preferred if the electrical circuit comprises at least one controllable switch.
Zeichnungendrawings
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine tatsächlich nachzubildende Schrittmotoreinheit ist in den Zeichnungen dargestellt und unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.An embodiment of the invention and one actually to be simulated stepper motor unit is shown in the drawings and explained with further advantages and details.
Es zeigenShow it
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments
Des Weiteren sind zwei Potentiometer
Die Potentiometer
In
In gleicher Weise wie beim Anschlussschema
nach
Die Anschlüsse
Die Modelle
Im Anschlussdiagramm nach
Das Blockdiagramm einer Software,
die auf einem entsprechenden Mikroprozessor implementiert ist und
mit Hilfe derer die Modelle
Das Motorphasenmodell
Um eine Simulation mit vordefinierten
Anfangsbedingungen starten zu können,
ist eine Positionsvorgabe möglich
(s. hierzu die schematisch dargestellte gestrichelte Kiste
Auf diese Weise verhält sich
die Vorrichtung
Ganz wesentlich ist jedoch, dass
die hierzu notwendige Elektronik mit Software in einem gemeinsamen
vergleichsweise kleinen Gehäuse
untergebracht ist, das vorzugsweise in genormte Schaltschränke, hier
z.B. ein 19-Zoll-Schaltschrank, eingesteckt werden kann. Damit ist
die Vorrichtung
Das kompakte Gehäuse mit den Steckerelementen
soll anhand der
Das Gehäuse
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE20220897U DE20220897U1 (en) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | Device for simulating the electrical connection characteristics of electrical units e.g. for stepper motor unit, includes electrical circuit with electrical connection variables |
Applications Claiming Priority (2)
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DE2002105795 DE10205795A1 (en) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | Device for simulating the electrical connection characteristics of electrical units e.g. for stepper motor unit, includes electrical circuit with electrical connection variables |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE20220897U1 true DE20220897U1 (en) | 2004-08-05 |
Family
ID=32851818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE20220897U Expired - Lifetime DE20220897U1 (en) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | Device for simulating the electrical connection characteristics of electrical units e.g. for stepper motor unit, includes electrical circuit with electrical connection variables |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE20220897U1 (en) |
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2002
- 2002-02-13 DE DE20220897U patent/DE20220897U1/en not_active Expired - Lifetime
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