DE3713562C2 - Method for determining the position of control elements with inductive displacement sensors - Google Patents

Method for determining the position of control elements with inductive displacement sensors

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DE3713562C2 DE19873713562 DE3713562A DE3713562C2 DE 3713562 C2 DE3713562 C2 DE 3713562C2 DE 19873713562 DE19873713562 DE 19873713562 DE 3713562 A DE3713562 A DE 3713562A DE 3713562 C2 DE3713562 C2 DE 3713562C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung pneumatisch betätigter Stellelemente, beispielsweise das der DE-A1-31 27 470, mittels eines induktiven Weggebers mit einer Auswertevorrichtung, bei demThe invention relates to a method for determining the position of pneumatically operated Adjusting elements, for example that of DE-A1-31 27 470, by means of an inductive Encoder with an evaluation device, in which

  • a) das Stellelement bei seiner Inbetriebnahme in eine Endposition (h₀) gebracht und der von der Auswertevorrichtung dabei ermittelte elektrische Nullpunkts- Meßwert (U₀) des Weggebers von der Auswertevorrichtung gespeichert wird unda) the actuating element is brought into an end position (h₀) when it is started up and the electrical zero point determined by the evaluation device Measured value (U₀) of the displacement sensor is stored by the evaluation device and
  • b) beim nachfolgenden Betreiben des Stellelementes zur Positionsbestimmung des Weggebers die Differenz zwischen dem elektrischen Ist-Meßwert (UA) und dem elektrischen Nullpunkts-Meßwert (U₀) des Weggebers ermittelt und einer bestimmten Position (h) des Stellelementes zugeordnet wird.b) in the subsequent operation of the control element for determining the position of the Displacement sensor the difference between the actual electrical measured value (UA) and the electrical zero point measured value (U₀) of the encoder determined and one certain position (h) of the actuator is assigned.

Bei derartigen Verfahren bzw. Stellelement besteht der induktive Weggeber aus einer oder mehreren elektrischen Spulen, in denen ein Anker axial verschiebbar ist und die von einem magnetischen Rückschlußelement umgeben sind. Diese Weggeber dienen der Positionsbestimmung eines Stellgliedes, z. B. eines Unterdruckumsetzers (DE-A1 31 27 470) oder zur Hubmessung an einem pneumatisch betätigten Abgasrückführ­ ventil einer Brennkraftmaschine. Hierzu wird die axiale Öffnungsposition (h) des Ventilkörpers auf elektrischem Wege als analoges Ausgangssignal (UA) am Ausgang einer Auswertevorrichtung bereitgestellt.In such a method or control element, the inductive displacement sensor consists of a or several electrical coils in which an armature is axially displaceable and are surrounded by a magnetic yoke element. These pathfinders serve determining the position of an actuator, e.g. B. a vacuum converter (DE-A1 31 27 470) or for stroke measurement on a pneumatically operated exhaust gas recirculation system valve of an internal combustion engine. For this purpose, the axial opening position (h) of the Valve body by electrical means as an analog output signal (UA) at the output an evaluation device provided.

Das Verstellen des Ventilkörpers geschieht durch Anlegen eines Differenzdruckes an dem pneumatischen Stellelement. Hierdurch wird eine Membran des Stellelementes gegen eine Federkraft axial verstellt. Die Membrane verstellt dabei den Ventilkörper und verschiebt in ihrer Bewegungsrichtung eine auf den Anker des Weggebers wirkende Schub- und/oder Zugstange.The valve body is adjusted by applying a differential pressure the pneumatic actuator. As a result, a membrane of the actuator axially adjusted against a spring force. The diaphragm adjusts the valve body and moves one in the direction of movement onto the anchor of the encoder acting push and / or pull rod.

Durch die axiale Positionsveränderung des Ankers relativ zu der oder den Spulen des Weggebers, ändert sich das Ausgangssignal (UA) der Auswertevorrichtung. Jedem Ausgangssignal ist eine bestimmte Position, insbesondere Öffnungsposition des betätigten Elementes, z. B. des Abgasrückführventiles, zugeordnet. Due to the axial change in position of the armature relative to the or the coils of the Displacement sensor, the output signal (UA) of the evaluation device changes. Each The output signal is a specific position, in particular the opening position of the actuated element, e.g. B. the exhaust gas recirculation valve assigned.  

Durch Bauteiltoleranzen kann es auch in einer Endposition (h₀) der betätigten Vor­ richtung, wie des Abgasrückführventils, vorkommen, daß die Relativpositionen zwischen dem Anker und der oder den Spule/n für jedes Exemplar anders ausfüllt, wodurch sich verschiedene Nullpunkts-Meßwerte (U₀) ergeben. Entsprechend sind die lst-Meßwerte (UA) bei gleicher Öffnungsposition (h) der betätigten Vorrichtung unterschiedlich.Due to component tolerances, it can also be in an end position (h₀) of the actuated actuator direction, such as the exhaust gas recirculation valve, occur that the relative positions between the anchor and the spool (s) for each specimen, which results in different zero point measurements (U₀). They are accordingly Actual measured values (UA) with the same opening position (h) of the actuated device differently.

Dieser Mangel wird bei bekannten Weggebern und Stellelementen, beispielsweise bei dem in der DE-C2-29 45 895 beschriebenen Stellungsgeber für hydraulische oder pneumatische Arbeitszylinder dadurch beseitigt, daß bei Inbetriebnahme des Stell­ gliedes dieses zunächst in eine Endposition (h₀) der zu betätigenden Vorrichtung gefahren und der elektrische Nullpunkts-Meßwert (U₀) für das spezielle Exemplar als Anfangswert der Meßkurve ermittelt wird. Dieser Nullpunkts-Meßwert wird von einem Steuergerät der Auswertevorrichtung oder dgl. gespeichert.This deficiency is found in known displacement sensors and actuators, for example the position transmitter described in DE-C2-29 45 895 for hydraulic or pneumatic cylinder eliminated by the fact that when starting the Stell member first in an end position (h₀) of the device to be operated driven and the electrical zero point value (U₀) for the special copy as Initial value of the measurement curve is determined. This zero point measurement value is from a control unit of the evaluation device or the like.

Im Betrieb wird der gespeicherte Nullpunkts-Meßwert (U₀) mit dem jeweiligen Ist- Meßwert (UA) verglichen. Die Differenz zwischen beiden ist dann das Maß für die aktuelle Position (h) der betätigten Vorrichtung bzw. der Wegstrecke zwischen der Position (h) und der Endposition (h₀).During operation, the stored zero point measurement value (U₀) is compared with the actual Measured value (UA) compared. The difference between the two is then the measure of the current position (h) of the actuated device or the distance between the Position (h) and the end position (h₀).

Eine exakte Zuordnung zwischen dem Ist-Meßwert (UA) und der Position (h) des Stellelementes bzw. der davon betätigten Vorrichtung erfordert weiterhin, daß die Meßkurven aller Exemplare, also aller Stellelemente, insbesondere aller Weggeber, gleiche Steigungen aufweisen. Zur Lösung dieses Problems war es bisher erforder­ lich, die Weggeber derart präzise zu bauen, daß die Steigungstoleranzen der Meßkur­ ven möglichst eng waren. Dies konnte durch relativ lange Spulen, präzise Abmessun­ gen von Kern und Spule sowie eng spezifizierte magnetische Eigenschaften des Ankermaterials erreicht werden. Entsprechend hoch war der Fertigungsaufwand. Insbesondere ist die Herstellung la­ gengewickelter Spulen mit dünnen Wickeldrähten schwierig.An exact assignment between the actual measured value (UA) and the position (h) of the Actuating element or the device actuated by it further requires that the Measurement curves of all specimens, i.e. all control elements, especially all displacement sensors, have the same gradients. So far, it has been necessary to solve this problem Lich to build the encoder so precisely that the slope tolerances of the measurement ven were as narrow as possible. This could be done by relatively long coils, precise dimensions core and coil as well as narrowly specified magnetic properties of the Anchor material can be achieved. Correspondingly high  was the manufacturing effort. In particular, the production is la coiled coils with thin winding wires difficult.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die Verwendung relativ einfach gebauter Stellelemente und ins­ besondere einfach gebauter Weggeber, welche von Hause aus eine entsprechend große Exemplarstreuung aufweisen, zu ermöglichen; gleichwohl soll die damit erzielte Meßgenauigkeit ähnlich gut wie bei den bekannten aufwendigen Stellelementen und induktiven Weggebern sein.Proceeding from this, the invention is based on the object To provide methods of the type mentioned, which the use of relatively simple controls and ins special simply built encoder, which is an inherently to have a correspondingly large number of specimens; at the same time, the measurement accuracy achieved with this should be similarly good as with the well-known complex control elements and inductive Be away.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs ge­ nannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daßTo solve this problem, a method of ge called kind proposed, which is characterized in that

  • c) bei der Inbetriebnahme des Stellelementes zunächst das Stellelement oder der Weggeber oder beide justiert wird/werden, indemc) when commissioning the control element Adjusting element or the displacement sensor or both adjusted will / become by
  • c₁) das Stellelement in eine vorbestimmte, von der Endposition (h₀) verschiedene Justierpositionen (HM) gebracht wird undc₁) the actuator in a predetermined, from the end position (h₀) different adjustment positions (HM) is brought and
  • c₂) der Weggeber derart hinsichtlich seines Meßweges justiert wird, daß der dabei erhaltene Justier-Meßwert (UAM) eine vorbestimmte Größe einnimmt undc₂) the displacement sensor is adjusted in this way with regard to its measuring path is that the adjustment measured value (UAM) obtained is a predetermined size and
  • d) beim nachfolgenden Betreiben des Stellelementes die Zuord­ nung des Ist-Meßwertes (UA) zu einer bestimmten Position (h) des Stellelementes dadurch erfolgt daß die Differenz zwischen dem elektrischen Ist-Meßwert (UA) und dem elektrischen Nullpunkts-Meßwert (U₀) dividiert wird durch die Differenz zwischen dem Justier-Meßwert (UAM) und dem Nullpunkts-Meßwert (U₀) . Dabei stellt dieser Quotient ein Maß für die Position (h) des Stellelementes dar; er kann mit einem frei wählbaren Maßstabsfaktor multipliziert werden, bevorzugt mit der Wegdifferenz zwischen der Endpo­ sition (h₀) und der Justierposition (HM) die ggf. noch mit einer Konstanten multipliziert wird.d) the assignment during the subsequent operation of the control element the actual measured value (UA) for a specific position (h) of the control element in that the difference between the electrical actual measured value (UA) and the electrical zero point measurement value (U₀) is divided by the difference between the adjustment measured value (UAM) and the Zero point measured value (U₀). This quotient sets Measure for the position (h) of the control element; he can multiplied by a freely selectable scale factor are preferred, with the path difference between the end point sition (h₀) and the adjustment position (HM) if necessary is multiplied by a constant.

Durch die Erfindung ist es u. a. möglich, relativ kostengünstige und relativ wenig präzise Bauteile zu verwenden, bei denen ins­ besondere die Steilheit der Meßkurve sich in relativ weiten To­ leranzen bewegen kann.By the invention it is u. a. possible, relatively inexpensive and to use relatively little precise components where ins in particular, the steepness of the measurement curve is in relatively wide To lerances can move.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die insbesondere ein einfaches Justieren gewährleisten, sind in weiteren Ansprüchen enthalten.Appropriate configurations of the subject matter of the invention Ensure easy adjustment in particular included further claims.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; in dieser zeigen:Further details, features and advantages of the item the invention result from the following description an embodiment with reference to the drawing; in this demonstrate:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Abgas­ rückführventiles im Axialschnitt Fig. 1 shows a device for determining the position of an exhaust gas recirculation valve in axial section

Fig. 2a ein Spannungs-Weg-Diagramm für verschiedene Exemplare der Vorrichtung gemäß Fig. 1, für verschiedene Null­ punkts-Meßwerte vor dem Justiervorgang; FIG. 2a shows a voltage-displacement diagram for different examples of the device according to FIG. 1, for different zero point measured values before the adjustment process;

Fig. 2b ein Spannungs-Weg-Diagramm für verschiedene Exemplare der Vorrichtung gemäß Fig. 1, für verschiedene Meß­ kurvensteilheiten vor dem Justiervorgang; FIG. 2b shows a voltage-displacement diagram for different examples of the device according to FIG. 1, for different measuring curve steepnesses before the adjustment process;

Fig. 2c ein Spannungs-Weg Diagramm für verschiedene Exemplare der Vorrichtung gemäß Fig. 1, für verschiedene Null­ punkts-Meßwerte und verschiedene Meßkurvensteilheiten nach dem Justiervorgang sowie Fig. 2c is a voltage-path diagram for different copies of the device according to FIG. 1, for different zero-point measured values and different measuring curve steepnesses after the adjustment process and

Fig. 3 ein Spannungs-Weg-Diagramm zur Erläuterung einer be­ vorzugten Justiermethode. Fig. 3 is a voltage-displacement diagram for explaining a preferred adjustment method.

In Fig. 1 ist im oberen Drittel ein induktiver Weggeber 20 dar­ gestellt, der aus einem Anker 3, Spulen 2 und 4, einem Rück­ schluß 16, einer Druckfeder 1 sowie aus einer nadelförmigen Schubstange 6 zur Verschiebung des Ankers 3 besteht. In Fig. 1, an inductive displacement sensor 20 is provided in the upper third, which consists of an armature 3 , coils 2 and 4 , a return circuit 16 , a compression spring 1 and a needle-shaped push rod 6 for moving the armature 3 .

Dieser Weggeber dient zur Wegmessung bzw. Positionsbestimmung eines pneumatisch betätigten Stellelementes 30, mit welchem der Ventilkörper 11 eines Abgasrückführventiles 40 einer in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkraftmaschine verstellt wird.This displacement sensor is used for displacement measurement or position determination of a pneumatically operated actuating element 30 , with which the valve body 11 of an exhaust gas recirculation valve 40 of an internal combustion engine, not shown in the drawing, is adjusted.

Die jeweilige axiale Öffnungsposition (Position) h des Ventil­ körpers 11 wird durch den Weggeber 20 erfaßt und als analoges Ausgangssignal UA (Ist-Meßwert) am Ausgang der Auswerteschal­ tung bereitgestellt.The respective axial opening position (position) h of the valve body 11 is detected by the displacement sensor 20 and provided as an analog output signal UA (actual measured value) at the output of the evaluation circuit.

Das Öffnen des Abgasrückführventiles 40 geschieht durch Anlegen eines Unterdruckes an einem Druckstutzen 5 des Stellelementes 30. Der Unterdruck wirkt auf eine Membrane 10 des Stellelemen­ tes 30, welche gegen eine Druckfeder 7 arbeitet und den Ventil­ körper 11 des Abgasrückführventiles 40 (nach oben) in Öffnungs­ richtung bewegt. Zu diesem Zweck ist ein Gehäuse 13 des Stell­ elementes 30 mit dem Gehäuse des Abgasrückführventiles 40 starr verbunden. Ebenso ist eine Schubstange 17 einerseits mit dem Ventilkörper 11 und andererseits mit der Membrane 10 druck- und zugfest verbunden.The exhaust gas recirculation valve 40 is opened by applying a negative pressure to a pressure port 5 of the actuating element 30 . The negative pressure acts on a membrane 10 of the Stellelemen tes 30 , which works against a compression spring 7 and the valve body 11 of the exhaust gas recirculation valve 40 (upwards) in the opening direction. For this purpose, a housing 13 of the actuating element 30 is rigidly connected to the housing of the exhaust gas recirculation valve 40 . Likewise, a push rod 17 is connected on the one hand to the valve body 11 and on the other hand to the membrane 10 in a pressure-resistant and tensile manner.

Eine nadelförmige Schub- und/oder Zugstange 6 ist axial beweg­ lich zwischen dem Anker 3 des Weggebers 20 und der Membran 10 des Stellelementes 30 derart angeordnet, daß der von der Druck­ feder 1 belastete Anker 3 jeder Positionsverstellung der Mem­ bran 10 des Stellelementes 30 unmittelbar folgt. Die Schub­ und/oder Zugstange 6 liegt unter der Wirkung der Druckfeder 1 permanent an einer Anlagefläche 8 der Membran 10 an. Das Stell­ element 30 und der Weggeber 20 sind ebenfalls starr miteinander verbunden.A needle-shaped push and / or pull rod 6 is axially movable Lich between the armature 3 of the displacement sensor 20 and the membrane 10 of the actuating element 30 arranged such that the spring loaded by the compression spring 1 armature 3 each position adjustment of the membrane 10 of the actuating element 30 directly follows. The thrust and / or pull rod 6 is permanently under the action of the compression spring 1 against a contact surface 8 of the membrane 10 . The actuating element 30 and the displacement sensor 20 are also rigidly connected to one another.

Eine axiale Bewegung des Ventilkörpers 11 bewirkt eine relative Bewegung des Ankers 3 zu den feststehenden Spulen 2 und 4. Durch diese Relativverschiebung erhält man am Ausgang einer dem Weggeber 20 nachgeschalteten Auswerteschaltung 14 ein von der Öffnungsposition h des Ventilkörpers 11 abhängiges Signal (Ist-Meßwert) UA. Axial movement of the valve body 11 causes the armature 3 to move relative to the fixed coils 2 and 4 . As a result of this relative displacement, a signal (actual measured value) UA which is dependent on the opening position h of the valve body 11 is obtained at the output of an evaluation circuit 14 connected downstream of the displacement sensor 20 .

Typische Meßkurven verschiedener Exemplare des gleichen Vor­ richtungstyps sind in Fig. 2a bis 2c dargestellt. Jede Meßkurve (Kennlinie) gehört zu einem speziellen Exemplar der Vorrich­ tung.Typical measurement curves of different copies of the same type of device are shown in Fig. 2a to 2c. Each measurement curve (characteristic curve) belongs to a special example of the device.

Durch Bauteiltoleranzen kann es bei geschlossenem Abgasrück­ führventil (Hub h = 0 entsprechend h₀) vorkommen, daß die axiale Relativposition zwischen dem Anker 3 und den Spulen 2 und 4 bei verschiedenen Exemplaren unterschiedlich ausfällt. Dies ist in Fig. 2a durch parallel versetzte Kurvenzüge darge­ stellt. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß vor Inbe­ triebnahme des Stellelementes 30 der Nullpunkts-Meßwert U₀ je­ des Exemplares der Vorrichtung ermittelt wird. Hierzu wird zu­ nächst das Stellelement 30 über den Druckstutzen 5 aufgrund ei­ nes entsprechenden Befehles eines Steuergerätes 15 (im einzel­ nen nicht dargestellt) beidseitig der Membrane 10 mit Umge­ bungsdruck beaufschlagt. Hierdurch schließt die Druckfeder 7 das Abgasrückführventil 40, indem der Ventilkörper 11 auf sei­ nen Ventilsitz 12 gepreßt wird. Der sich infolgedessen am Aus­ gang der Auswerteschaltung 14 einstellende Nullpunkts-Meßwert U₀ wird im Steuergerät 15 automatisch gespeichert und im nach­ folgenden Betrieb unter Differenzenbildung mit dem jeweiligen Ist-Meßwert UA verglichen. Diese Vorgehensweise ist an sich bekannt.Due to component tolerances, it can happen with the exhaust gas recirculation valve closed (stroke h = 0 corresponding to h₀) that the axial relative position between the armature 3 and the coils 2 and 4 turns out differently in different examples. This is shown in Fig. 2a by parallel offset curves Darge. For this reason, it is necessary that the zero point measured value U₀ is determined for each copy of the device before the actuating element 30 is put into operation. For this purpose, the actuating element 30 is first applied to the pressure 10 on both sides of the membrane 10 with ambient pressure via the pressure port 5 due to a corresponding command from a control unit 15 (not shown in detail). As a result, the compression spring 7 closes the exhaust gas recirculation valve 40 by the valve body 11 being pressed onto its valve seat 12 . The resultant zero point measured value U₀ which is consequently set at the output of the evaluation circuit 14 is automatically stored in the control unit 15 and compared with the respective actual measured value UA in the subsequent operation, forming differences. This procedure is known per se.

Fig. 2b zeigt, wie bei drei verschiedenen Exemplaren desselben Vorrichtungstyps Kennlinien verschiedener Steilheit für ein und dieselbe Öffnungsposition h verschiedene Ausgangssignale UA1 bis UA3 liefern und daher unterschiedliche Öffnungspositionen vortäuschen, wenn die Kennliniensteilheit der betreffenden Weg­ geber 20 relativ weite Toleranzen aufweist. Dieses Problem wird durch den nachfolgend beschriebenen Justiervorgang beseitigt:As with the three different specimens of the same type of device characteristics of Fig. 2b shows different slope for one and the same opening position h different output signals supply and UA1 to UA3 therefore different opening positions mimic when the slope efficiency of the respective path having encoder 20 relatively wide tolerances. This problem is eliminated by the adjustment procedure described below:

Bei Inbetriebnahme des Stellelementes 30 wird dieses zunächst starr fixiert, z. B. am Einrollrand 9 für die Membrane 10 befe­ stigt. Nun wird der Ventilkörper 11 in eine definierte Justier­ position HM = definierter Hub, z. B. durch Anheben von unten her, verschoben. Bevorzugt befindet sich die Justierposition HM in der Mitte zwischen der maximalen Öffnungsstellung H max. und der Schließstellung h₀ (Endposition); hierdurch wird die rela­ tiv größte Meßgenauigkeit gewährleistet.When commissioning the control element 30 , this is first rigidly fixed, for. B. on the curling edge 9 for the membrane 10 BEFE Stigt. Now the valve body 11 is in a defined adjustment position HM = defined stroke, z. B. moved by lifting from below. The adjustment position HM is preferably in the middle between the maximum opening position H max. and the closed position h₀ (end position); this ensures the highest relative measuring accuracy.

Nachfolgend wird die Relativposition zwischen dem Anker 3 und den Spulen 2 und 4 so justiert, daß ein vorbestimmter Justier-Meßwert UAM am Ausgang des Weggebers 20 erhalten wird. Dieser Justier-Meßwert ist bevorzugt gleich dem elektrischen Mittenwert des Weggebers, der in der Mitte zwischen dem maxima­ len und minimalen Ausgangssignal des Weggebers 20 liegt und sich bevorzugt im Wendepunkt der Kennlinie befindet. Diese Wahl des Justier-Meßwertes wird bei symmetrischem Aufbau des Wegge­ bers 20 bevorzugt; dabei reicht der Anker 3 in beide Spulen 2 und 4 gleichweit hinein.Subsequently, the relative position between the armature 3 and the coils 2 and 4 is adjusted so that a predetermined adjustment measured value UAM is obtained at the output of the displacement sensor 20 . This adjustment measured value is preferably equal to the electrical center value of the displacement sensor, which lies in the middle between the maxima len and minimum output signal of the displacement sensor 20 and is preferably located at the turning point of the characteristic curve. This choice of the measured measured value is preferred with a symmetrical structure of the encoder 20 ; the armature 3 extends equally far into both coils 2 and 4 .

Besonders einfach ist der Justiervorgang, wenn das Gehäuse 13 des Stellelementes in seinem Deckelbereich E durch Drücken oder Ziehen axial verformt wird, während das Stellelement 30 an sei­ nem Einrollrand 9 festgelegt ist. Auf diese Weise werden die axialen Längentoleranzen der Einzelteile ausgeglichen und der Justier-Meßwert UAM auf die mechanisch definierte Öffnungsposi­ tion h = HM (Justierposition) justiert.The adjustment process is particularly simple if the housing 13 of the actuating element is axially deformed in its cover region E by pressing or pulling, while the actuating element 30 is fixed to its curling edge 9 . In this way, the axial length tolerances of the individual parts are compensated for and the adjustment measured value UAM is adjusted to the mechanically defined opening position h = HM (adjustment position).

In Fig. 3 ist dargestellt, wie in vorteilhafter Weise der Jus­ stier-Meßwert UAM als elektrischer Mittelwert des Weggebers für alle Exemplare desselben Vorrichtungstyps für die Justierung be­ stimmt wird. Durch Vertauschen der elektrischen Kontakte des Weggebers, also der Kontakte A und C nimmt die Weggeber-Kennli­ nie einen spiegelbildlichen Verlauf - in Fig. 3 gestrichelt dargestellt und mit UA′ bezeichnet -. Der Schnittpunkt der spiegelbildlichen mit der üblichen Kennlinie liegt in der elek­ trischen Mitte des Weggebers, welche im Falle einer Refe­ renzspannung URef für das Mittensignal (Justier-Meßwert UAM) gleich 0,5 URef ist. Die Justierung, d. h. im Falle der Fig. 1 die dauerhafte Verformung des Gehäuses 13 des Stellelementes 30, wird solange bei konstant geöffnetem Abgasrückführventil 40 (Ventilkörper 11 in der fixierten Position HM) vorgenommen bis sich das Ausgangssignal der Auswerteschaltung 14 beim Ver­ tauschen der Kontakte A und C nicht mehr ändert; dann ist der Justier-Meßwert UAM erreicht, der für alle Exemplare dieses Vorrichtungstyps identisch ist. Hierzu sind externe bzw. abso­ lut genau anzeigende Spannungsmesser nicht erforderlich. Auf diese Weise schneiden sich die Kennlinien aller Exemplare eines Vorrichtungstyps in demselben Punkt UAM, HM.In Fig. 3 it is shown how the Jus bull measured value UAM is determined as the electrical mean of the encoder for all copies of the same type of device for adjustment be. By swapping the electrical contacts of the position sensor, that is, the contacts A and C, the position sensor characteristic never takes a mirror image - shown in dashed lines in Fig. 3 and labeled UA '-. The intersection of the mirror image with the usual characteristic lies in the electrical center of the position sensor, which in the case of a reference voltage U Ref for the center signal (adjustment measured value UAM) is equal to 0.5 U Ref . The adjustment, ie in the case of FIG. 1, the permanent deformation of the housing 13 of the control element 30 , is carried out with the exhaust gas recirculation valve 40 (valve body 11 in the fixed position HM) constantly open until the output signal of the evaluation circuit 14 exchanges when the contacts A are exchanged and C no longer changes; then the adjustment measured value UAM is reached, which is identical for all copies of this type of device. External or absolutely precise voltmeters are not required for this. In this way, the characteristic curves of all copies of a device type intersect at the same point UAM, HM.

Durch die Erfindung wird es also möglich die Erfassung eines einzigen Meßwertes, nämlich des Nullpunkts-Meßwertes U₀, sowohl den Nullpunkt als auch die Steilheit der Kennlinie jedes ein­ zelnen Weggebers zu erfassen. Im Vergleich zu den bekannten Verfahren wird also kein weiterer Speicherplatz und auch keine weitere absolute Meßwerterfassung bei Inbetriebnahme der Vor­ richtung erforderlich.The invention therefore makes it possible to detect a single measured value, namely the zero point measured value U₀, both the zero point as well as the slope of the characteristic curve each individual path encoder. Compared to the known So there is no further storage space and neither further absolute measured value acquisition when commissioning the pre direction required.

In vorteilhafter Weise wird im Steuergerät 15 mit einer Start­ routine der Nullpunkts-Meßwert U₀₁, als Anfangswert des ent­ sprechenden Weggeberexemplares nach dessen erfolgter Justierung ermittelt und gespeichert. Zusätzlich kann die Differenz zwi­ schen dem Justier-Meßwert UAM und dem Nullpunkts-Meßwert U₀₁ als Exemplarkonstante gespeichert werden. Zur Positionsbestim­ mung wird von dem Steuergerät 15 aus den elektrischen Ist-Meß­ werten UA der Hub h wie folgt berechnet:Advantageously, the control device 15 with a start routine of the zero-point measured value U₀₁, as the initial value of the corresponding encoder sensor, is determined and stored after it has been adjusted. In addition, the difference between the calibration measured value UAM and the zero point measured value U₀₁ can be stored as an instance constant. To determine the position, the control unit 15 calculates the stroke h from the actual electrical measured values UA as follows:

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise werden mit einfach­ sten Mitteln und Arbeitsmethoden äußerst genaue Meßergebnisse erzielt, obwohl die einzelnen Bauteile eine vergleichsweise große Exemplarstreuung aufweisen.The procedure according to the invention makes it easy Most means and working methods extremely precise measurement results  achieved, although the individual components are comparatively have large specimen scatter.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel erläuterten Vorrichtung, bestehend aus einem linearen Weggeber 20, einem pneumatischen Stellelement 30 und Abgasrückführventil 40 können auch andere Weggeber oder Ventile, bzw. statt Ventilen auch andere durch ein Stellelement zu stellende Bauteile in erfindungsgemäßer Weise justiert und betrieben werden; es können auch in anderer Weise als pneumatisch betätigte Stellelemente verwendet werden.Instead of the device explained in the exemplary embodiment, consisting of a linear displacement sensor 20 , a pneumatic control element 30 and exhaust gas recirculation valve 40 , other displacement sensors or valves, or instead of valves, also other components to be set by an adjustment element can be adjusted and operated in the manner according to the invention; it can also be used in other ways as pneumatically operated actuators.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auch die Exemplar­ streuung des Verstärkungsfaktors der Auswerteschaltung mit kom­ pensiert. Im übrigen sind die Auswerteschaltung und der induktive Weggeber einzeln austauschbar, ohne daß durch die Ex­ emplarstreuungen dieser Teile die Genauigkeit des Meßergebnis­ ses leidet.Through the method according to the invention, the specimen is also scatter of the amplification factor of the evaluation circuit with com pens. Otherwise, the evaluation circuit and the inductive displacement sensors can be replaced individually, without the Ex scatter of these parts the accuracy of the measurement result it suffers.

Claims (5)

1. Verfahren zur Positionsbestimmung pneumatisch betätigter Stellelemente mittels eines induktiven Weggebers mit einer Auswertevorrichtung bei dem
  • a) das Stellelement bei seiner Inbetriebnahme in eine End­ position (h₀) gebracht und der von der Auswertevorrich­ tung dabei ermittelte elektrische Nullpunkts-Meßwert (U₀) des Weggebers von der Auswertevorrichtung gespeichert wird und
  • b) beim nachfolgenden Betreiben des Stellelementes zur Posi­ tionsbestimmung des Weggebers die Differenz zwischen dem elektrischen Ist-Meßwert (UA) und dem elektrischen Null­ punkts-Meßwert (U₀) des Weggebers ermittelt und einer be­ stimmten Position (h) des Stellelementes zugeordnet wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß
  • c) bei der Inbetriebnahme des Stellelementes zunächst das Stellelement oder der Weggeber oder beide justiert wird/werden, indem
  • c₁) das Stellelement in eine vorbestimmte, von der Endposi­ tion (h₀) verschiedene Justier-Position (HM) gebracht wird und
  • c₂) der Weggeber derart hinsichtlich seines Meßweges justiert wird, daß der dabei erhaltene Justier-Meßwert (UAM) eine vorbestimmte Größe einnimmt und
  • d) beim nachfolgenden Betreiben des Stellelementes die Zu­ ordnung des Ist-Meßwertes (UA) zu einer bestimmten Position (h) des Stellelementes dadurch erfolgt, daß die Differenz zwischen dem elektrischen Ist-Meßwert (UA) und dem elektrischen Nullpunkts-Meßwert (U₀) dividiert wird durch die Differenz zwischen dem Justier-Meßwert (UAM) und dem Nullpunkts-Meßwert (U₀).
1. Method for determining the position of pneumatically actuated control elements by means of an inductive displacement sensor with an evaluation device in the
  • a) the actuating element is brought into an end position (h₀) when it is put into operation and the electrical zero point measurement value (U₀) of the displacement sensor determined by the evaluation device is stored by the evaluation device and
  • b) during the subsequent operation of the actuating element for determining the position of the displacement sensor, the difference between the actual electrical measured value (UA) and the electrical zero-point measured value (U₀) of the displacement sensor is determined and a specific position (h) of the actuating element is assigned,
    characterized in that
  • c) when the control element is started up, the control element or the displacement sensor or both is / are adjusted by
  • c₁) the actuating element is brought into a predetermined, from the end position (h₀) different adjustment position (HM) and
  • c₂) the displacement sensor is adjusted with respect to its measuring path in such a way that the adjustment measured value (UAM) obtained thereby assumes a predetermined size and
  • d) during the subsequent operation of the control element, the assignment of the actual measured value (UA) to a specific position (h) of the control element takes place in that the difference between the electrical actual measured value (UA) and the electrical zero point measured value (U₀) is divided by the difference between the adjustment measured value (UAM) and the zero point measured value (U₀).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Justier-Meßwert (UAM) gleich dem elektrischen Mitten-Wert des Weggebers ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the Adjustment measured value (UAM) equal to the electrical center value of the signpost. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Mitten-Wert (UAM) durch Vertauschen der elektri­ schen Kontakte des Weggebers ermittelt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the electrical center value (UAM) by interchanging the electri contacts of the encoder is determined. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Justier-Position (HM) in der Mitte zwischen Endpositionen des Stellelementes befindet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized records that the adjustment position (HM) is in the middle between the end positions of the control element. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Gehäusedeckel des Stellelementes so weit verformt wird, bis der Justier-Meßwert (UAM) erreicht ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized records that a housing cover of the control element so far is deformed until the adjustment measured value (UAM) is reached.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19653396A1 (en) * 1996-12-20 1998-06-25 Wabco Gmbh Device comprising several devices, each with at least one coil with a magnetically conductive core

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3836080A1 (en) * 1988-10-22 1990-04-26 Wabco Westinghouse Fahrzeug BRAKE CYLINDER
DE4017950A1 (en) * 1990-06-05 1991-12-12 Wabco Westinghouse Fahrzeug Vehicle brake operating device - uses detected play for adjustment of brake operating shaft relative to brake lever
DE4339827C2 (en) * 1993-11-23 1998-08-20 Bielomatik Leuze & Co Fluid control device
IT1295878B1 (en) * 1997-10-24 1999-05-28 Abb Kent Taylor Spa DEVICE FOR RELATIVE MEASUREMENT OF ANGLES, ESPECIALLY FOR REGULATING AND ROTARY VALVE STEMS
DE102008063793A1 (en) * 2008-12-17 2010-07-01 Smk Systeme Metall Kunststoff Gmbh & Co. Kg. Pneumatic actuator
AU2014406531B2 (en) 2014-09-15 2019-05-16 Flowserve Pte. Ltd. Sensors for valve systems, valve systems including sensors and related methods
WO2016043708A1 (en) 2014-09-15 2016-03-24 Flowserve Management Company Sensors for valve systems and related assemblies, systems and methods

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1088352B (en) * 1977-10-12 1985-06-10 Magneti Marelli Spa LINEAR SHIFT DETECTOR
DE2945895C2 (en) * 1979-11-14 1986-06-05 Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 7300 Esslingen Magnetic position transmitter for hydraulic or pneumatic working cylinders
DE3127470A1 (en) * 1981-07-11 1983-01-20 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart INDUCTIVE SENSOR FOR A FLUIDIC ACTUATOR
DD268052B1 (en) * 1987-12-30 1991-01-24 Orsta Hydraulik Veb K INDUCTIVE TRAVELERS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19653396A1 (en) * 1996-12-20 1998-06-25 Wabco Gmbh Device comprising several devices, each with at least one coil with a magnetically conductive core
DE19653396B4 (en) * 1996-12-20 2005-10-06 Wabco Gmbh & Co.Ohg Device with a valve and a displacement sensor

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