DE3717260A1 - Schaltungsanordnung zum uebertragen einer versorgungsspannung und eines steuersignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Über­ tragen einer Versorgungsspannung und eines Steuersignals gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Ansteuerung von Magnetventilen, insbesondere Propor­ tionalventilen erfolgt über einen elektrischen Verstärker als Leistungsstufe, dem ein Sollwert-Steuersignal zuge­ führt wird, das entfernt von der Leistungsstufe in einer Mikroprozessorsteuerung errechnet wird, zunächst als digitales Signal vorliegt und mit Hilfe eines Digital- Analog-Wandlers in ein analoges Signal umgewandelt wird, das als Steuersignal über ein Kabel zu der Leistungsstufe geführt wird, in der aus dem Analogsignal wieder ein digitales Signal zum Ansteuern des Magneten des Ventils gebildet wird. Das über das Kabel übertragene Sollwert- Steuersignal hat in der Regel eine Amplitude von ± 10 Volt.

Außerdem muß über ein Kabel der Leistungsstufe auch eine Versorgungs-Gleichspannung, in der Regel von 12 Volt oder 24 Volt zugeführt werden. Bisher sind also zwei getrennte Kabel mit je zwei Adern erforder­ lich, wobei das Kabel für das Steuersignal abgeschirmt ausgeführt sein muß, um Einstreuung zu vermeiden. Auch der Digital-Analog-Wandler ist ein verhältnismäßig teures Bauteil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Signal- und Versorgungsspannung-Übertragung zu vereinfachen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es wird also die Versorgungsspannung in Form eines puls­ breitenmodulierten Signales übertragen. Durch die Gleich­ richtung in der Leistungsstufe erhält man wieder die volle Versorgungsspannung. Andererseits ist die Impulsbreite ein Maß für das Sollwert-Steuersignal. Mit der Erfindung ist es also möglich, die Versorgungsspannung und das Soll­ wert-Steuersignal über ein zweiadriges Kabel zu übertragen. Außerdem entfällt die Umwandlung des digitalen Ausgangssig­ nals des Mikroprozessors in den zu übertragenden Analogwert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, in der ein Schaltschema der Schaltungsanordnung dargestellt ist.

Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Wechseler 10, einem zweiadrigen Kabel 11 und einer Leistungsstufe, die aus einem Vollbrücken-Gleichrichter 12, einem Sollwertbild­ ner 14 und einer Endstufe 15 besteht, von dem der Proportio­ nalmagnet 16 eines nicht dargestellten Ventils angesteuert wird. Der Wechsler 10 ist in der Zeichnung nur schema­ tisch dargestellt und besteht aus zwei Wechselschaltern 17 und 18, die von einem von einem nicht dargestellten Mikroprozessor gelieferten digitalen Steuersignal ange­ steuert werden, das den Sollwert des Stroms für den Pro­ portionalmagneten darstellt. Schaltungseinzelheiten des Wechslers 10 sind nicht dargestellt. Die Wechselschalter 17 und 18 sind so geschaltet, daß sie wechselweise eine Ader 19 bzw. die andere Ader 20 des Kabels 11 mit dem positiven Pol oder mit dem negativen Pol einer Spannungs­ quelle 22 verbinden, welche die Versorgungsspannung lie­ fert.

Von den Wechselschaltern 17 und 18 wird somit die Versor­ gungsgleichspannung abhängig von dem digitalen Wert des Steuersignals moduliert. Damit ergibt sich eine pulsbreitenmodulierten Schaltung, bei der z.B. die Breite b des positiven Impulsabschnittes propor­ tional der Größe des Steuersignals ist. Während der Pausen zwischen zwei positiven Impulsabschnitten ist die polarität der Adern 19 und 20 vertauscht und wird somit der negative Abschnitt der Versorgungsspannung übertragen.

In dem Vollbrücken-Gleichrichter 12 wird am Empfangsort, also am Ende des Kabels, die Versorgungsspannung wieder herge­ stellt, indem die negativen und positiven Abschnitte wiederum zu einer Gleichspannung vereint werden, die der Endstufe 15 zugeführt wird.

Außerdem wird vor dem Gleichrichter 12 die Spannung abge­ griffen und dem Sollwertbildner 14 zugeführt, indem wieder das Steuersignal gebildet wird, das ebenfalls der Endstufe 15 zugeführt wird.

Mit Hilfe eines nicht dargestellten, bekannten Tiefpaßfilters 14 kann der Sollwert in eine Gleichspannung umgewandelt werden, deren Amplitude wiederum der Impuls­ breite b proportional ist. Durch das Tiefpaßfilter ent­ steht zwangsläufig eine Phasenverschiebung sowie eine Restwelligkeit des Steuersignals.

Soll dies vermieden werden, so besteht eine andere Mög­ lichkeit darin, in dem Sollwertbildner 14 die Impulsbreiten zu messen und abhängig von der Zeitdauer der Impulse die Sollwertgröße zu erzeugen. Damit ist der Vorteil verbunden, daß bei jeder Abtastung eines Impulses der tatsächliche Wert ermittelt wird. Außerdem kann man durch Messen der Pausenzeit die Messung der Impulszeiten überprüfen.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Schaltungen für von einem digitalen Signal angesteuerte Wechsler und aus einer Impulsbreite eines digitalen Signals einen analogen Ampli­ tudenwert erzeugende Schaltungen bekannt.

In der Endstufe 15 wird in bekannter Weise eine Strom­ stabilisierung unabhängig von der Widerstandsänderung des Magneten durchgeführt.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zum Übertragen einer Versor­ gungsspannung und eines Steuersignals über ein Kabel zu einer Leistungsstufe für die Ansteuerung eines Magnet­ ventils, insbesondere Proportionalventils, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechsler (10) vorgesehen ist, von dem die Polarität der Gleichspannung abwechselnd auf einen der beiden Leiter (19, 20) des Kabels umschaltbar ist, wobei die Impulsdauer abhängig vom Stellwert des Steuersignals moduliert ist, und daß in der Leistungsstufe ein Vollbrücken-Gleichrichter (12) zum Herstellen der Versorgungsspannung und ein Sollwert­ bildner (14) zum Herstellen des von der Dauer der posi­ tiven bzw. negativen Impulse bestimmten Steuersignals vorgesehen sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertbildner (14) aus einem Tiefpaßfilter besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertbildner (14) aus einem die positiven oder negativen Impulsdauer messenden Zeitmeßglied besteht.