DE3129610A1

DE3129610A1 - Steuerschaltung fuer stellglieder

Info

Publication number: DE3129610A1
Application number: DE19813129610
Authority: DE
Inventors: Adolf 4040 Neuss Freytag; Wolfgang 5276 Wiehl Misch
Original assignee: Bosch and Pierburg System OHG
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1983-02-17
Also published as: DE3129610C2

Description

Steuerschaltung für Stellglieder
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Steuerschaltung für Stellglieder nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Steuerschaltung aus der DE-OS 21 32 717 (US-PS 3 786 314) bekannt, die dem Stellglied zunächst eine konstante Steuerspannung liefert, bis dieses in eine andere Schaltstellung wechselt. Danach wird auf eine niedere Haltespannung, bzw. auf einen niederen Haltestrom umgeschaltet.
Dies hat den Nachteil, daß die Endstufe bzw. der Endstufentransistor ständig im aktiven Bereich betrieben wird, wodurch zum einen diese Endstufe in ihrer Lebensdauer eingeschränkt und zum anderen eine unerwünschte Verlustleistung erzeugt wird. Bei schwankenden Versorgungsspannungen ergibt sich entweder ein sich jeweils änderndes Schaltverhalten, oder es wird auf die Ausnützung der vollen Versorgungsspannung verzichtet.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuerschaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die das Stellglied steuernde Endstufe lediglich während der Einschaltphase im aktiven Bereich arbeitet und dann in einen reinen Schaltbetrieb mit geringer Verlustleistung übergeht. Bei diesem Schaltbetrieb ist dann die volle zur Verfügung stehende Versorgungsspannung wirksam. Sowohl während der Einschaltphase, wie auch danach sind immer reproduzierbare Verhältnisse - auch bei wechselnder Versorgungsspannung - gegeben.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuerschaltung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Stromgrenzwertschalters als hysteresebehafteter Komparator. Dieser bewirkt somit nicht nur den Übergang vom spannungsgeregelten in den getakteten Betrieb, sondern erzeugt zudem noch selbst die Taktung.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel im Blockschaltbild und Figur 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Eine mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannungsquelle verbundene Klemme 10 ist über die Reihenschaltung eines Strommeßwiderstands 11 mit der Schaltstrecke einer Steuerendstufe 12 und einem Stellglied 13 mit Masse verbunden.
Die Steuerendstufe 12 ist dabei vorzugsweise als Leistungstrantistor, bzw. Darlington-Transistor ausgebildet. Das Stellglied 13 Rann z. B. ein Belais oder ein Ste@lmotor sein, der eine Stellbewegung, z. B. gegen d e Kraft einer Rückholfeder ausführt.
Der immer den Strommeßwiderstand 11 erfaßte Steuerstrom für das Stellglied 13 wird über einen Strom-Spannungs-Wandler 14 as Spannung einem Komparator 15 zugeführt, der eine Hysterese aufweist, d. h., seine Einschaltschwelle Sa liegt höher als seine Ausschaltschwelle Se. Das Ausgangssignal des Komparators 15 ist sowohl mit dem Rücksetzeingang R einer z. 3. als Flipflop ausgebildeten bistabilen Speicheranordaung 16, wie auch über eine Steuerspannungsanordnung 17 mit dem steuereingang der Steuerendstufe 12 verbunden.
Die Steuerspannungsanordnung 17 enthält einen Spannungsreger la, dem als Ist-Wert die Spannung am Stellglied 13 zugeführt st. Der Ausgang des Spannungsreglers 18 ist alternati v zum Ausgang des Komparators 15 er einen Umschalter i? mit dem Steuereingang der Steuerendstufe 12 verbunden.
Dabei wird der umschalter 10 über den Ausgang der bistabilen Speicherspordnung 16 gesteuert. Sine Singangssteierklemme 20 sowohl mit dem Setzeingang 8 der bistabilon Seicheranordnung 16, wie auch mit einem Steuereingang zum inschalten und Ausschalten der Steuerspannungsanordnung 17 verbunden.
Die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestelLten Ausföhrungsbei:piei soll im folgenden anhand des in igur 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. An die Klemme 20 wird ein Steuersignal U20 angelegt. Dadurch wird die bistabile Speicaeranordnung 16 gesetzt, und der Umschalter 19 verbindet den Ausgang des Spannungsreglers 18 mit dem Steuereingang der Steuerendstufe 12. Dadurch entsteht ein Regelkreis, der die Spannung am Stellglied 13 auf der konstanten Wert Ue regelt. Uieser Wert Ue liege so weit unterhalb der Versorgungsspannung, daß auch im ungünstigsten Fall beim Absinken der Versorgungsspannung dieser Wert Uc nicht unterschritten wird. Er ist daher bei allen vorkommenden Versorgungsspannungsschwankungen immer konstant, so daß der zeitliche Verlauf des Stroms i in der Einschaltphase immer gleich bleibt. Der damit verbundene Momentenverlauf im Stellglied 13 ist dadurch ebenfalls reproduzierbar.
Ist infolge des Stromanstiegs die Ausschaltschwelle Sa des Komparators 15 erreicht, so wird über den Ausgang des Komparators 15 die bistabile Speicheranordnung 16 rückgesetzt, wodurch der Umschalter 19 in die in Figur 1 gezeichnete Schaltstellung wechselt. Ab diesem Zeitpunkt ist der Spannungsregler 18 nicht mehr wirksam. Dieses Rücksetzsignal kann z. B. ein O-Signal sein, so daß nunmehr die Steuerendstufe 12 gesperrt wird und daß der Strom i wieder absinkt. Ist die Einschaltschwelle Se des Komparators 15 erreicht, so wechselt dessen Ausgang wieder zu einem 1 - Signal, durch das die Steuerendstufe 12 voll durchgesteuert wird, so daß ein maximal möglicher Stromanstieg bis zum Ausschaltschwellwert Sa erfolgt. Dies setzt sich so lange fort, bis mit dem Ende des Steuersignals U20 die Steuerspannungsanordnung 17 abgeschaltet wird. Der Strom i geht auf den Wert 0 zurück.
Für den Stromanstieg im getakteten Bereich ist jeweils die Versorgungsspannung Uv maßgeblich. Schwankungen der Versorgungsspannung führen automatisch zu Schwankungen des Tastverhältnisses der getakteten Spannung, da die Schwellen Se und Sa gleichbleiben. Das Moment des Stellglieds verändert sich dadurch nicht.
Eine detailiertere Darstellung einer Steuerspannungsanordnung 17 zur Erzeugung verschiedener Steuerspannungen für eine Steuerendstufe ist im angegebenen Stand der Technik näher dargestellt. Das gleiche trifft für die Spannungsregelung zu.

Claims

Ansprüche Steuerschaltung für Stellglieder, die zunächst über einen elektronischen Schalter eine konstante Steuerspannung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromgrenzwertschalter (15) vorgesehen ist, durch den ab einem festlegbaren Grenzwert. (Sa) eine getaktete Steuerspannung dem Stellglied (13) zugeführt wird, und daß die konstante Steuerspannung niedriger als die Versorgungsspannung ist.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getaktete Steuerspannung die getaktete Versorgungsspannung ist und daß durch die Einstellung des Tastverhältnisses der Mittelwert des Stroms durch das Stellglied konstant gehalten wird.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgrenzwertschalter (15) als hysteresebehafteter Komparator ausgebildet ist, durch den der elektrische Schalter (12) ein- und ausschaltbar sowie die konstante Steuerspannung ausschaltbar ist.
4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine bistabile Speicheranordnung (16) vorgesehen ist, die durch ein Einschaltsignal setzbar und durch ein Komparatorsignal rücksetzbar ist, wobei im gesetzten Zustand ein Spannungsregler (18) zur Erzeugung der konstanten Steuerspannung eingeschaltet ist.