DE2251472C3 - Circuit arrangement for controlling the mechanical movement of a solenoid valve armature - Google Patents
Circuit arrangement for controlling the mechanical movement of a solenoid valve armatureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Kontrollieren der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers, für dessen Betätigung eine Magnetwicklung in einem Stellglied eines Magnetventils vorgesehen ist, insbesondere für Blockierschutzsysteme in Kraftfahrzeugen.The invention relates to a circuit arrangement for controlling the mechanical movement of a Solenoid valve armature, for its actuation a solenoid winding in an actuator of a solenoid valve is provided, especially for anti-lock systems in motor vehicles.
Es ist bekannt insbesondere bei Blockierschutzsystemen, eine Kontrollschaltung vorzusehen, die das Funktionieren der einzelnen Magnetventile überwacht. Eine dieser bekannten Schaltungen kontrolliert den Stromfluß durch die Magnetwicklung eines Ventils und zeigt eine Störung an, wenn kein Strom fließt Diese Schaltung zeigt jedoch keine Störung an, wenn zwar die Magnetwicklung und die Stromversorgung funktionieren, der ein Schließglied bewegende Magnetanker jedoch klemmt Eine weitere bekannte Schaltungsanordnung kontrolliert die Bewegung des Magnetankers durch einen Endschalter, durch einen pneumatischen Geber oder durch eine Photozelle. Diese Anordnungen sind entweder sehr teuer und aufwendig oder aber störanfällig, da insbesondere Magnetventile für Blokkierschutzsysteme starker Verschmutzung ausgesetzt sind.It is known, especially in anti-lock systems, to provide a control circuit that allows the The functioning of the individual solenoid valves is monitored. One of these known circuits controls the Current flows through the solenoid winding of a valve and indicates a fault if no current flows However, the circuit does not indicate a fault if the magnet winding and the power supply are working, however, the armature moving a closing element is jammed. Another known circuit arrangement controls the movement of the armature by a limit switch, by a pneumatic transmitter or by a photocell. These arrangements are either very expensive and time-consuming or else prone to failure, especially since solenoid valves for blockage protection systems are exposed to heavy pollution.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere, nicht durch mechanische Einflüsse, insbesondere Verschmutzung, beeinflußbare Kontrollschaltung für Magnetventile zu schaffen, die den Bewegungsablauf des Magnetankers überwachtThe invention is based on the object of a safe, not by mechanical influences, in particular To create pollution, controllable control circuit for solenoid valves, which the motion sequence of the armature monitored
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein Schwellwertschalter vorgesehen ist, der über eine Differenzierschaltung an eine Einrichtung zur Messung des durch die Magnetwicklung fließenden Stromes angeschlossen ist und damit bei kurzzeitigen Änderungen des Stromanstiegs anspricht -According to the invention, this object is achieved in that a threshold value switch is provided which has a differentiating circuit to a device for measuring the amount flowing through the magnet winding Electricity is connected and thus responds to brief changes in the increase in current -
Um zu verhindern, daß die Differenzierschaltung auf Spannungsschwankungen oder -flanken anspricht und dadurch eine nicht vorhandene Störung anzeigt ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein erstes Zeitglied mit der Magnetwicklung verbunden, das beim Einschalten der Magnetwicklung auslösbar ist und die Ausgänge des Schwellwertschalters und des ersten Zeitglieds sind at die Eingänge eines UND-Gatters angeschlosseaTo prevent the differentiating circuit from responding to voltage fluctuations or edges and thereby indicating a non-existent malfunction is a first according to a further embodiment of the invention Timing element connected to the magnet winding, the Switching on the magnet winding can be triggered and the outputs of the threshold switch and the first Timers are connected to the inputs of an AND gate
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Bewegung des Magnetankers rein elektrisch kontrolliert wird, daß der Einbau des Kontrollsystems keine Veränderungen des Magnetventils, sondern lediglich ein zusätzliches Stromkabel zum Ventil erfordert und daß das System nicht durch Verschmutzung beeinträchtigt wird.The advantages achieved by the invention are in particular that the movement of the armature is controlled purely electrically that the installation of the Control system no changes to the solenoid valve, just an additional power cable to the Valve requires and that the system is not affected by pollution.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below Described it shows
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zum Kontrollieren der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers,F i g. 1 shows a circuit arrangement for controlling the mechanical movement of a solenoid valve armature,
F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.F i g. 2 shows a diagram to explain the mode of operation the circuit arrangement according to FIG. 1.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist eine Versorgungsleitung 10, die zu einem elektronischen Steuergerät führt über die Magnetwicklung U eines Magnetventils 12 und über einen Widerstand 13 mit Masse verbundea Der Verbindungspunkt zwischen der Magnetwicklung 11 und dem Widerstand 13 ist mit dem Eingang eines Differenzieren 14 verbundea Dieser enthält im Ausführungsbeispiel als aktives Bauelement einen Operationsverstärker 140, der durch einen Widerstand 141 gegengekoppelt ist Im Eingang ist ein Differenzierkondensator 142 vorgesehea Der Ausgang des Differenzierers 14 ist mit dem Eingang eines als Schmitt-Trigger ausgebildeten Schwellwertschalters 15 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Versorgungsleitung 10 und der Magnetwicklung 11 ist mit dem Eingang eines als monostabile Kippstufe ausgebildeten ersten Zeitglieds 16 verbunden. Die Ausgänge des Schwellwertschalters 15 und des ersten Zeitglieds 16 sind an die beiden Eingänge eines UND-Gatters 17 angeschlossea Der Ausgang des UND-Gatters 17 ist über ein zweites, als monostabile Kippstufe ausgebildetes Zeitglied 18 mit einem statischen Eingang eines NOR-Gatters 19 verbunden. Ein durch eine Reihenschaltung eines Kondensators 190 und einer ersten Diode 191, deren beide Anschlüsse über eine zweite Diode 192 und über einen Widerstand 193 mit einerIn the circuit arrangement of FIG. 1 is a Supply line 10, which leads to an electronic control unit via the magnet winding U of a Solenoid valve 12 and connected to ground via a resistor 13 a The connection point between the Magnetic winding 11 and the resistor 13 is connected to the input of a differentiator 14 this contains in the exemplary embodiment as an active component an operational amplifier 140, which is through a Resistor 141 is fed back. A differentiating capacitor 142 is provided in the input. The output of the differentiator 14 is connected to the input of a threshold switch 15 designed as a Schmitt trigger tied together. The connection point between the supply line 10 and the magnet winding 11 is with connected to the input of a first timing element 16 designed as a monostable multivibrator. The outputs of the Threshold switch 15 and the first timing element 16 are connected to the two inputs of an AND gate 17 connectedea The output of the AND gate 17 is via a second, designed as a monostable multivibrator Timing element 18 is connected to a static input of a NOR gate 19. One through a series connection a capacitor 190 and a first diode 191, both connections of which have a second Diode 192 and through a resistor 193 with a
Phisspannung verbunden sind, angedeuteter dynamischer Eingang des NOR-Gatters 19 ist mit dem Ausgang des ersten Zeitglieds 16 verbunden. Der Ausgang des NOR-Gatters 19 ist mit dem Setz-Eingang eines ab bistabile Kippstufe ausgebildeten Fehlerspeichers 20 s verbunden. Eine zum Zündschalter eines Kraftfahrzeugs führende Rücksetzleitung 21 ist an den Rücksetzeingang des Fehlerspeichers 20 angeschlossen. Der Ausgang des Fehlerspeichers 20 ist über eine Kontrolleuchte 22 mit Masse verbunden.Phis voltage are connected, indicated more dynamic The input of the NOR gate 19 is connected to the output of the first timing element 16. The outcome of the NOR gate 19 is connected to the set input of an error memory 20 s, which is formed from a bistable multivibrator tied together. One for the ignition switch of a motor vehicle The leading reset line 21 is connected to the reset input of the error memory 20. The outcome of the Fault memory 20 is connected to ground via a control lamp 22.
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 beruht auf dem Effekt daß bei Anlegen einer Spannung an eine Magnetwicklung der Strom nicht plötzlich auftritt, sondern sich langsam bis zu einem Sättigungswert steigert. Die Bewegung des Magnetankers, die bei einem bestimmten Stromwert einsetzt, hat eine Induktivitätsänderung zur Folge, so daß kurzzeitig die zeitliche Ableitung des Stromes ihr Vorzeichen ändert. Zur besseren Erläuterung der elektrischen Vorgänge der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 dient das Diagramm nach F i g. Z Der Spannungsverlauf an verschiedenen Bauteilen ist in Abhängigkeit der Zeit aufgetragen. Die Spannungen beziehen sich -=uf die Ausgänge derjenigen Bauteile, deren Bezugszeichen mit dem jeweiligen Index der links des Diagramms κ aufgeführten Spannungssymbole U übereinstimmt Der unke, mit A bezeichnete Teil des Diagramms stellt die Spannungsverläufe im Normalverlauf, der rechte, mit B bezeichnete Teil des Diagramms, stellt den Störfall dar.The mode of operation of the exemplary embodiment according to FIG. 1 is based on the effect that when a voltage is applied to a magnet winding, the current does not appear suddenly, but increases slowly to a saturation value. The movement of the armature, which begins at a certain current value, results in a change in inductance, so that the temporal derivative of the current changes its sign for a short time. For a better explanation of the electrical processes of the circuit arrangement according to FIG. 1 the diagram according to FIG. 1 is used. Z The voltage curve on various components is plotted as a function of time. The voltages are related - = uf the outputs of those components, whose reference numerals with the respective index of the left of the diagram κ voltage symbols may U coincides The toad, designated A part of the diagram represents the voltage waveforms in the normal course, the right, indicated by B part of the Diagram, represents the incident.
Bei Betätigung des Magnetventils 12 durch die Steuerelektronik fällt durch den ansteigenden Strom in der Magnetwicklung 11 eine Spannung am Widerstand 13 ab. Den Verlauf dieser Spannung zeigt das oberste Teildiagramm. Das Zeitintervall zwischen C und D bezieht sich auf die Bewegungsdauer des Magnetankers. Diese Spannung wird durch den Differenzierer abgeleitet und ist im zweitobersten Diagramm dargestellt Statt dem in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 verwendeten Differenzierer kann jede beliebige andere Differenzier-Anordming verwendet werden. Falls die kurzzeitige Änderung der Stromrichtung beim Bewegen des Magnetankers sehr schwach ist können weitere Differenzierer in Reihe geschaltet werden. Die differenzierte Spannung wird einem Schwellwertschalter zugeführt. Der Schwellwert U, wird so festgelegt, daß im Normalfall die Schwellspannung überschritten wird und der Schwellwertschalter kurzzeitig anspricht. Im Störfall B, wenn z. B. der Magnetanker nur einen halben Bewegungsablauf ausführt, ist die kurzzeitige Strombzw. Spannungsänderung geringer und der Schwell- so wertschalter 15 spricht nicjt an. Es ergibt sich der mit Um— U\5 bezeichnete Spännungsverlauf. Ein drjch die Spannungsflanke beim Einschaltvorgang des Magnetventils 12 gestartetes Zeitglied 16 erzeugt e™> L-SignaL das über die Zeit hinaus andauert, in der sich das Magnetventil bewegt Dieses L-Signal ist mit LA6 bezeichnet und tritt im Normal- und im Störfall auf. Das UND-Gatter 17 gibt nur ein L-Signal ab, wenn gleichzeitig ein Signal des Schwellwertschalters und des ersten Zeitglieds auftritt Dadurch soll verhindert werden, daß Störimpulse und Ausschaltflanken die Kontrollschaltung auslösen. Das mit Um bezeichnete L-Signal des UND-Gatters 17 löst ein zweites, als monostabile Kippstufe ausgebildetes Zeitglied ίβ aus. Das am Ausgang des zweiten Zeitglieds 18 auftretende L-Signal dauert über die Zeit des L-Signals des ersten Zeitglieds 16 hinaus an. Die Abschaltflanke des L-Signals des ersten Zeitglieds 16 bewirkt am dynamischen Eingang des NOR-Gat'.ers 19, an dem durch den Versorgungswiderstand 193 normalerweise ein L-Signal anliegt einen O-Impuls. Dieser Spannungsverlauf ist mit ίΛβ·. bezeichnet Wenn im Nonnalfall ein L-Signal des zweiten Zeitgliedes 18 gleichzeitig mit dem O-Impuls dem NOR-Gatter 19 zugeführt wird, so tritt an dessen Ausgang kein Signal auf. Der FehJerspeicher 20 wird nicht betätigt Im Störfall, bei fehlendem L-Signal des zweiten Zeitglieds 18, bewirkt der O-Impuls am dynamischen Eingang des NOR-Gatters 19 einen L-Impuls am Ausgang des NOR-Gatters. Durch diesen Impuls wird der Fehlerspeicher 20 betätigt und die Kontrolleuchte 22 brennt Um sie zu löschen, muß das Zündschloß kurzzeitig ausgeschaltet werden, so daß über die Rücksetzleitung 21 der Rücksetzeingang des Fehlerspeichers betätigt wird. Die Kontrolleuchte 22 erlöschtWhen the solenoid valve 12 is actuated by the control electronics, a voltage across the resistor 13 drops due to the increasing current in the solenoid winding 11. The upper part of the diagram shows the course of this voltage. The time interval between C and D relates to the length of time the armature moves. This voltage is derived by the differentiator and is shown in the second diagram from the top instead of that in the circuit arrangement according to FIG. 1 differentiator used, any other differentiating arrangement can be used. If the short-term change in the direction of the current when moving the armature is very weak, further differentiators can be connected in series. The differentiated voltage is fed to a threshold switch. The threshold value U, is determined in such a way that the threshold voltage is exceeded in the normal case and the threshold value switch responds briefly. In the event of a fault B, if z. B. the armature only performs half a movement, the short-term Strombzw. The change in voltage is less and the threshold switch 15 does not respond. The result is the stress curve designated by Um- U \ 5. A timing element 16 started three times the voltage edge when the solenoid valve 12 is switched on generates e ™> L signal that lasts beyond the time the solenoid valve is moving. This L signal is designated LA 6 and occurs in normal and malfunctioning cases . The AND gate 17 only emits an L signal when a signal from the threshold switch and the first timer occur at the same time. This is intended to prevent interference pulses and switch-off edges from triggering the control circuit. The L signal of AND gate 17, labeled Um , triggers a second timing element ίβ designed as a monostable multivibrator. The L signal appearing at the output of the second timing element 18 lasts beyond the time of the L signal of the first timing element 16. The switch-off edge of the L signal of the first timing element 16 causes an 0 pulse at the dynamic input of the NOR gate 19, to which an L signal is normally present through the supply resistor 193. This stress curve is with ίΛβ ·. If, in the normal case, an L signal of the second timing element 18 is fed to the NOR gate 19 at the same time as the 0 pulse, then no signal occurs at its output. The FehJerspeicher 20 is not actuated In the event of a fault, in the absence of an L signal from the second timing element 18, the O pulse at the dynamic input of the NOR gate 19 causes an L pulse at the output of the NOR gate. The fault memory 20 is actuated by this pulse and the control lamp 22 lights up. The control lamp 22 goes out
Die Kontrollschaltung spricht auf eine Störung beim Einschaltvorgang des Ventils an. Eine Erweiterung auf den Ausschaltvorgang ist mit einer fast identischen Schaltungsanordnung sehr leicht zu realisieren. Dies ist jedoch nicht notwendig, da sich eine Funktionsstörung beim Ausschalten des Ventils sofort beim nächsten Einschalten bemerkbar machtThe control circuit responds to a malfunction when the valve is switched on. An extension to the switch-off process can be implemented very easily with an almost identical circuit arrangement. This is but not necessary, as a malfunction occurs when the valve is switched off immediately the next time Switching on makes noticeable
SoJ1 die Ansprechdauer des Magnetventils 12 gemessen werden, so kann ein Zeitmeßgerät an den Ausgang des Schwellwertschalters 15 und an das erste Zeitglied 16 angeschlossen werden, das ..lit der Einschalt-Spannung am ersten Zeitglied 16 gekartet und mit der L-0-FIanke am Ausgang des Schwellwertschalters 15 gestoppt werden kann und so die Differenzzeit zwischen den beiden Flanken mißt. Analog dazu kann auch die Zeitdauer für den Abschaltvorgang gemessen werden.SoJ 1, the response time of the solenoid valve are measured 12, as a timepiece to the output of the threshold can 15 and connected to the first timer 16 are the ..lit the turn-on voltage at the first timer 16 gekartet and with the L-0-FIanke can be stopped at the output of the threshold switch 15 and thus measures the time difference between the two edges. The duration for the shutdown process can also be measured in the same way.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: SCHNAIBEL, EBERHARD, DIPL.-ING., 7251 HEMMINGEN, DE |
|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |