DE3129610C2

DE3129610C2 -

Info

Publication number: DE3129610C2
Application number: DE19813129610
Authority: DE
Inventors: Adolf 4040 Neuss De Freytag; Wolfgang 5276 Wiehl De Misch
Original assignee: Pierburg GmbH; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1988-04-28
Also published as: DE3129610A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuerschaltung für Stellglieder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-Sonderdruck der Zeitschrift "automatik", Jahrgang 11, 1966, H. 6, S. 222-226 und H. 7, S. 254-257).

Aus der DE-OS 21 32 717 ist eine Steuerschaltung bekannt, die dem Stellglied zunächst eine konstante Steuerspannung liefert, bis diese in eine andere Schalt stellung 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 Verlust leistung erzeugt wird. Bei schwankenden Versorgungsspannungen ergibt sich entweder ein sich jeweils änderndes Schaltverhalten, oder es wird auf die Ausnützung der vollen Versorgungsspannung verzichtet.

Aus dem DE-Sonderdruck der Zeitschrift "automatik", Jahrgang 11, 1966, H. 6, S. 222-226 und H. 7, S. 254-257 ist weiter eine Steuerschal tung für Stellglieder bekannt, bei der sowohl für die anfänglich konstante Steuerspannung, wie auch für die nachfolgende, getaktete Steuerspannung dieselbe Spannung verwendet wird. Ist diese Spannung die Versorgungsspannung, so besteht der Nachteil, daß infolge von Versorgungsspannungsschwankungen der zeitliche Verlauf des Stromes und der damit verbundene Momentenverlauf während der Einschaltphase nicht reproduzierbar sind. Dies ist vor allem für präzise Stell glieder von besonderem Nachteil. Wird dagegen eine stabilisierte Spannung verwendet, die unterhalb der Versorgungsspannung liegt, so müßte deren Endstufe bzw. der Endstufentransistor oder aber der End stufentransistor für das Stellglied, sofern dieser die Spannungs regelung mit übernimmt, ständig im aktiven Bereich betrieben werden, wodurch nicht nur die Lebensdauer eingeschränkt, sondern auch eine unerwünschte Verlustleistung erzeugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für Stellglieder anzugeben, bei der die das Stellglied steuernde End stufe lediglich während der Einschaltphase im aktiven Bereich ar beitet und dann in einen reinen Schaltbetrieb mit geringer Verlust leistung übergeht.

Ausgehend von einer Steuerschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung mit den kennzeichnenden Merk malen des Anspruchs 1 hat insbesondere den Vorteil, daß bei dem Schaltbetrieb die volle zur Verfügung stehende Versorgungsspannung wirksam ist. Sowohl während der Einschaltphase, wie auch danach sind immer reproduzierbare Verhältnisse - auch bei wechselnder Versor gungsspannung - gegeben.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt anspruch angegebenen Steuerschaltung möglich. Besonders vor teilhaft 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 er läutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel im Block schaltbild und

Fig. 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 Steuer endstufe 12 und einem Stellglied 13 mit Masse verbunden. Die Steuerendstufe 12 ist dabei vorzugsweise als Leistungs transistor bzw. Darlington-Transistor ausgebildet. Das Stellglied 13 kann z. B. ein Relais oder ein Stellmotor sein, der eine Stellbewegung, z. B. gegen die Kraft einer Rückholfeder ausführt.

Der über den Strommeßwiderstand 11 erfaßte Steuerstrom für das Stellglied 13 wird über einen Strom-Spannungs-Wandler 14 als Spannung einem Komparator 13 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. B. als Flipflop ausgebildeten bistabilen Speicher anordnung 16, wie auch über eine Steuerspannungsanordnung 17 mit dem Steuereingang der Steuerendstufe 12 verbunden. Die Steuerspannungsanordnung 17 enthält einen Spannungsreg ler 18, dem als Ist-Wert die Spannung am Stellglied 13 zu geführt ist. Der Ausgang des Spannungsreglers 18 ist alter nativ zum Ausgang des Komparators 15 über einen Umschalter 19 mit dem Steuereingang der Steuerendstufe 12 verbunden. Dabei wird der Umschalter 19 über den Ausgang der bistabilen Speicheranordnung 16 gesteuert. Eine Eingangssteuerklemme 20 ist sowohl mit dem Setzeingang S der bistabilen Speicher anordnung 16, wie auch mit einem Steuereingang zum Ein schalten und Ausschalten der Steuerspannungsanordnung 17 ver bunden.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiels soll im folgenden anhand des in Fig. 2 darge stellten Signaldiagramms erläutert werden. An die Klemme 20 wird ein Steuersignal U 20 angelegt. Dadurch wird die bi stabile Speicheranordnung 16 gesetzt, und der Umschalter 19 verbindet den Ausgang des Spannungsreglers 18 mit dem Steuer eingang der Steuerendstufe 12. Dadurch entsteht ein Regel kreis, der die Spannung am Stellglied 13 auf den konstanten Wert Uc regelt. Dieser Wert Uc liegt 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 Momentenver lauf im Stellglied 13 ist dadurch ebenfalls reproduzierbar. Ist infolge des Stromanstiegs die Ausschaltschwelle Sa des Kom parators 15 erreicht, so wird über den Ausgang des Kompa rators 15 die bistabile Speicheranordnung 16 rückgesetzt, wodurch der Umschalter 19 in die in Fig. 1 gezeichnete Schaltstellung wechselt. Ab diesem Zeitpunkt ist der Spannungs regler 18 nicht mehr wirksam. Dieses Rücksetzsignal kann z. B. ein 0-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 Ausschaltschwell wert Sa erfolgt. Dies setzt sich solange fort, bis mit dem Ende des Steuersignals U 20 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 Ver sorgungsspannung führen automatisch zu Schwankungen des Tast verhältnisses der getakteten Spannung, da die Schwellen Se und Sa gleichbleiben. Das Moment des Stellglieds verändert sich dadurch nicht.

Eine detailliertere 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

1. Steuerschaltung für Stellglieder, die zunächst über einen elek tronischen Schalter (12) eine konstante Steuerspannung liefert, wobei ein Stromgrenzwertschalter (15) vorgesehen ist, durch den ab einem fest legbaren Grenzwert (Sa) eine getaktete Steuerspannung dem Stellglied (13) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante, geregelte Steuerspannung niedriger als die getaktete Steuerspannung ist, wobei die getaktete Steuerspannung die getaktete Versorgungs spannung ist.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einstellung des Tastverhältnisses der getakteten Steuer spannung der Mittelwert des Stroms durch das Stellglied (13) kon stant gehalten wird.

3. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stromgrenzwertschalter (15) als hysteresebe hafteter Komparator ausgebildet ist, durch den der elektronische Schalter (12) ein- und ausschaltbar sowie die konstante Steuer spannung (U _c) ausschaltbar ist.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine bistabile Speicheranordnung (16) vorgesehen ist, die durch ein Ein schaltsignal (U 20) setzbar und durch ein Komparatorsignal rücksetz bar ist, wobei im gesetzten Zustand ein Spannungsregler (18) zur Erzeugung der konstanten Steuerspannung (U _c) eingeschaltet ist.