DE3233536C2

DE3233536C2 -

Info

Publication number: DE3233536C2
Application number: DE19823233536
Authority: DE
Inventors: Joachim 7148 Remseck De Braunger; Werner 7156 Ditzingen De Nitschke; Peter 7253 Renningen De Taufer; Dieter 7000 Stuttgart De Schaller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1982-09-10
Publication date: 1990-12-06
Also published as: GB8323934D0; JPS59139606A; GB2127186A; DE3233536A1; GB2127186B; JPH0410722B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die aus US-PS 32 37 088 bekannt ist.

Es ist weiter bekannt, derartige Regelungen getaktet auszuführen, wobei die Spule von einem Freilaufelement, üblicherweise einer Diode oder einem entsprechend gesteuerten Thyristor überbrückt ist. Dabei ist es bekannt, den Spulenstrom entlang einer durch die Spuleninduk tivität und den Meßwiderstand bestimmten Exponentialfunktion anstei gen zu lassen und bei Erreichen eines vorgegebenen Schwellwertes ei nen im Spulenstromkreis befindlichen Schalter zu öffnen, so daß der Spulenstrom wiederum nach einer Exponentialfunktion abfällt. Nach Durchlaufen einer Hysterese, die bei den bekannten Einrichtungen als feste Zeitspanne eingestellt ist, wird der Schalter im Spulenstrom kreis wieder geschlossen, so daß sich ein periodischer Regelungsvor gang ergibt. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der US-PS 35 75 154 beschrieben.

Bei den bekannten Einrichtungen ist jedoch problematisch, daß der einzuregelnde Stromwert fest vorgegeben ist, so daß keine unter schiedlichen Stromwerte eingeregelt werden können. Außerdem neigen die bekannten Schaltungen, sofern sie aus wenigen Bauelementen auf gebaut sind, zu Eigenschwingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrich tung anzugeben, bei der unterschiedliche Stromwerte einregelbar sind und zudem störende Eigenschwingungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Stromregelung auf beliebige vorgegebene Eingangs werte möglich ist, so daß der Spulenstrom in weiten Be reichen regelbar ist. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung zum Ansteuern von Magnetventilen in elektronisch gesteuerten Automatge trieben von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Dabei werden nämlich Magnetventile zur Einstellung des Hauptdruckes des Getriebes verwendet, wobei ein weiter Druckbereich einregelbar sein muß.

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Einrichtung aufgrund ihres mehrstufigen Aufbaues zwar einerseits einfach auf zubauen, da nur wenige Bauelemente benötigt werden, anderer seits ergibt sich aufgrund der gewählten Anordnung jedoch eine hohe Unempfindlichkeit gegen Eigenschwingungen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. So wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Taktzeit des Reglers ein stellbar gemacht, so daß auch hier eine individuelle An passung an unterschiedliche Anwendungsfälle möglich ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird beim Wiedereinschalten des Spulenstromes das Signal vom Meßwiderstand unterdrückt, so daß Störungen durch den Einschaltvorgang der Spule unterdrückt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Zeichnung

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Einrichtung als Blockschaltbild;

Fig. 2 und 3 zwei praktische schaltungstechnische Ausführungen der in Fig. 1 schematisch dargestellten Einrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Spule, der eine Freilauf diode 11 parallel geschaltet ist. Die Spule 10 ist über einen Schalter 12 zwischen eine Spannung U _o und Masse schaltbar, wobei im Spulenstromkreis weiterhin noch ein Meßwiderstand 13 angeordnet ist. Das am Meßwiderstand 13 abgreifbare Signal wird dem invertierenden Eingang eines Komparators zugeführt, dessen nichtinvertierendem Ein gang ein Sollwert U _s zuführbar ist. Der Ausgang des Komparators 14 ist über ein Verzögerungsglied 15 mit dem Eingang eines Hystereseschalters 16 verbunden, des sen Ausgang den Schalter 12 steuert. Weiterhin betätigt der Ausgang des Hystereseschalters 16 einen Zeitschalter 17, der in oder an der Verbindung von Meßwiderstand 13 zum Komparator 14 angeordnet ist.

Ist ein Sollwert U _s vorgegeben und wird die Anordnung gemäß Fig. 1 durch Schließen des Schalters 12 erstmals in Betrieb genommen, steigt der Strom im Spulenstromkreis entlang einer Exponentialfunktion, die im wesentlichen durch die Induktivität der Spule 10 sowie den Widerstands wert des Widerstandes 13 bestimmt ist. Bei geschlossenem Zeitschalter 17 gelangt damit ein diesem ansteigenden Spulenstrom entsprechendes Signal auf den invertierenden Eingang des Komparators 14, der dann umschaltet, wenn der Sollwert U _s erreicht ist. Der Komparator 14 stößt nun das Verzögerungsglied 15 an, das nach einer vor gegebenen Zeit über den Hystereseschalter 16 den Schalter 12 öffnet. Der Spulenstrom sinkt nun ab und führt zum Zurückkippen des Komparators 14 sowie über das Verzöge rungsglied 15 wiederum zum Zurückschalten des Hysterese schalters 16, der den Schalter 12 wieder schließt. Ins gesamt ergibt sich damit ein Regelungsspiel, das in Ab hängigkeit vom eingestellten Sollwert U _s, der Verzöge rungszeit des Verzögerungsgliedes 15 sowie der Breite des Hystereseschalters 16 den Schalter 12 für eine be stimmte Zeit ausschaltet. Um dabei Störungen beim Wieder schließen des Schalters 12 in der Regelung auszuschließen, wird beim Zurückkippen des Hystereseschalters 16, das ein Schließen des Schalters 12 bewirkt, der Zeitschalter 17 für eine vorbestimmte Zeit geöffnet, so daß kein Signal vom Meßwiderstand 13 zum Komparator 14 gelangt.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel einer in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellten Einrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Gleiche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Sollwert U _s wird beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 über einen Spannungsteiler 20, 21 aus der Betriebs spannung U _B erzeugt. Das Signal vom Meßwiderstand 13 wird wiederum dem Komparator 14 zugeführt, so daß der Ausgang des Komparators 14 ein positives logisches Signal führt, wenn das Signal vom Meßwiderstand 13 den Sollwert überschreitet. Ein Kondensator 25 im Ausgang des Komparators 14 kann nun über einen Widerstand 23 und eine Diode 22 geladen werden. Die Spannung am Kondensator 25 bestimmt das Schaltverhalten eines nachgeschalteten Komparators 26, der mit einer Diode 27 rückgekoppelt ist und damit als Hystereseschalter wirkt. Das Ausgangssignal des Komparators 26 ist ein mal an einer Buchse 28 abnehmbar und wird zum anderen über ein RC-Glied 30, 31 einem weiteren Komparator 29 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Komparators 14 verbunden ist, dem das Signal vom Meßwiderstand 13 zugeleitet wird. An der Buchse 28 kann durch einen wei teren externen Schalter gegen Masse die Stromregelung unabhängig von der Taktung abgeschaltet werden. Dies ist von besonderem Vorteil bei der Ansteuerung der Spule durch pulsbreitenmodulierte Signale, gesteuert von einem Mikroprozessor.

Überschreitet die Spannung am Kondensator 25 die Ein schaltschwelle des Komparators 26, so blockiert dessen Ausgang den Schalter 12. Nach Abschalten des Spulenstromes durch Öffnen des Schalters 12 schaltet der Ausgang des Komparators 14 auf Masse, so daß der Kondensator 25 über den Widerstand 24 entladbar ist. Die Diode 22 dient dabei zur Entkopplung des Wider standes 23 der zum Entladen des Kondensators 25 dient. Unterschreitet nun die Spannung am Kondensator 25 wiederum die untere Schaltschwelle des Komparators 26, so wird der Schalter 12 wieder eingeschaltet und gleichzeitig wird über das RC-Glied 30, 31 und dem Komparator 29 das Signal des Meßwiderstandes 13 kurzzeitig auf Masse geschaltet, so daß keine Störungen auf den Eingang des Komparators 14 übertragen werden können. Derartige Störungen sind näm lich dadurch möglich, daß bei zu schaltenden hohen Spulen strömen die Freilaufdiode 11 relativ großflächig sein muß, so daß beim Wiedereinschalten der Spule 10 eine kurze Stromspitze auftritt, da vor dem Sperren der Diode 11 zunächst die im pn-Übergang vorhandenen Ladungen ab fließen müssen.

In Fig. 3 ist eine weitere schaltungstechnische Reali sierung einer Einrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt, bei der die Funktionen mehr zusammengefaßt sind, als dies bei der Schaltung gemäß Fig. 2 der Fall ist, so daß sich ein noch geringerer Bauelementeaufwand ergibt.

Auch bei der Schaltung gemäß Fig. 3 ist ein Eingangs komparator 14 vorgesehen, der über einen Eingangs spannungsteiler 20, 21 mit einem Sollwert U _s beschal tet ist. Der Ausgang des Komparators 14 ist einmal über einen Widerstand 41 an den nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 42 und zum anderen über einen Widerstand 40 an die Betriebsspannung U _B angeschlossen. Der Operationsverstärker 42 ist mit einem Kondensator 43 rückgekoppelt und an seinen inver tierenden Eingang ist eine Referenzspannung U _R ange schlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 52 steuert den Schalter 12.

Ist der Schalter 12 durchgesteuert, steigt der Strom durch die Spule 10, wie oben beschrieben. Die am Meßwider stand 13 abfallende Spannung wird nun im Komparator 14 wiederum mit dem Sollwert U _s verglichen. Übersteigt die Spannung am Meßwiderstand 13 den Sollwert U _s, so schaltet der Komparator 14 auf Masse. Die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 42 sinkt dann nach einer Exponentialfunktion, die im we sentlichen durch den Widerstand 41 und den Kondensator 43 bestimmt ist. Erreicht die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 42 die Referenzspan nung U _R, schaltet der Operationsverstärker 42 durch und die Spannung am nichtinvertierenden Eingang wird schlag artig wegen des aufgeladenen Kondensators 43 in negative Richtung verschoben. Von diesem neuen Ausgangswert steigt die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Opera tionsverstärkers 42 nun entlang einer Exponentialfunk tion wieder an, die durch den Kondensator 43 sowie die Summe der Widerstände 40 und 41 bestimmt ist. Erreicht die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Ope rationsverstärkers 42 nun von unten wiederum die Refe renzspannung, kippt der Operationsverstärker 42 wieder in seine Ausgangslage. Durch die beiden Kippvorgänge wird die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 42 und damit der Schalter 12 umgeschaltet. Damit ergibt sich ein Schaltvorgang, bei dem die Ausschaltphase des Schalters 12 im wesentlichen durch Bauelementewerte bestimmt ist und die Einschaltphase durch den Stroman stieg in der Spule 10. Damit ist die Schaltung kurz schlußsicher, da im Falle eines Spulenkurzschlusses der fließende Strom auf einen niedrigen Betrag begrenzt wird.

Es versteht sich, daß auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ein Zeitschalter 17 verwendet werden kann.

Claims

1. Einrichtung zum getakteten Regeln eines eine Spule (10) durch fließenden Stromes, bei der der Spule (10) ein Freilaufelement (11) parallel geschaltet ist und ferner im Spulenstromkreis ein Schalter (12) und ein Meßwiderstand (13) angeordnet sind, daß die am Meßwi derstand (13) abgegriffene Spannung mit einem frei wählbaren Schwellwert (U _S) in einem Komparator (14) verglichen wird und daß der Komparator (14) über einen Hystereseschalter (16) den Schalter (12) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (14) über ein Verzögerungsglied (15) mit dem Hystereseschalter (16) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hystereseschalter (16) aus einem mit einer Diode (27) rückgekoppelten Komparator (26) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hystereseschalter (16) und das Verzögerungs glied (15) aus einem mit einem Kondensator (43) rückge koppelten Operationsverstärker (42) besteht, wobei der Kondensator (43) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Komparators (14) lad- und entladbar ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Hystereseschalters (16) einen Zeitschalter (17) steuert, der die Verbindung zwischen Meßwiderstand (13) und Komparator (14) steuert und beim Einschalten des Schal ters (12) die Verbindung kurzzeitig sperrt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (10) die Erreger spule eines Magnetventils in einer automatischen Ge triebesteuerung eines Kraftfahrzeuges ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (10) eine Zündspule eines Kraftfahrzeuges ist.