DE4232454C2 - Elektronische Schaltungsanordnung - Google Patents
Elektronische SchaltungsanordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung,
insbesondere zur Ansteuerung einer mit einem Schaltmagneten
versehenen Spule, mit einem mittels einer Versorgungs-Span
nungsquelle aufladbaren Kondensator, durch dessen Lade
spannung nach Vergleich dieser Ladespannung mit einer Be
zugsspannungsquelle, ein Leistungstransistor aktivierbar ist,
durch welchen der Stromkreis durch die Spule geschlossen
wird.
Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt aus der
DE 40 01 669 A1. Hier handelt es sich jedoch um eine Stellein
richtung zur Dreheinstellung von Stellgliedern zur Einstel
lung des Durchgangsquerschnittes einer Strömungseinleitung
eines Drosselorgans für Brennkraftmaschinen. Hierdurch soll
erreicht werden, daß bei Fehlern in der Ansteuerung das Dros
selorgan einen Sicherheitszustand einnimmt, der einerseits
ein Überdrehen der Brennkraftmaschine verhindert, und anderer
seits ein Weiterlaufen der Brennkraftmaschine im Notlauf
betrieb sicherstellt.
Die DE 39 22 900 A1 betrifft eine Schaltung zur Überwachung
von Elektromagneten, wobei die Stromabfallzeit des Elektro
magneten nach dessen Abschaltung erfaßt, mit einem vorgege
benen Sollwert verglichen und bei einer Abweichung ein
Fehlersignal erzeugt wird. Hierzu wird der Magnet mit einem
Testimpuls angeregt, dessen Dauer jedoch nicht zur mecha
nischen Betätigung des Magneten ausreicht.
In der DE 37 30 523 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur
Kontrolle der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers
beschrieben, wobei mittels eines vom Strom durch die Magnet
wicklung abgeleiteten Signales die Induktion der Magnetwick
lung überwacht und die Induktivitätsänderungen an den Schalt
punkten des Magnetventiles auf einen feststellbaren Sig
nalpegel angehoben werden. Hierdurch soll erreicht werden,
daß die Schaltpunkte des Magnetventilankers bzw. die dazu
gehörigen Seiten festgestellt werden können, um die Genauig
keit der Bemessung der Brennstoff-Einspritzmenge von Brenn
kraftmaschinen zu erhöhen.
Es ist ferner bekannt, daß ein Schaltmagnet zum Anziehen eine
um ein Vielfaches höhere Leistung benötigt als zum Halten.
Es wurde daher auch bereits vorgeschlagen, mit Hilfe eines
Kondensators, der auf eine Ladespannung aufgeladen wird,
kurzzeitig einen Stromfluß zu erzeugen, der einem Schalt
magneten die nötige Kraft zum Anziehen ermöglicht. Nachdem
der Magnet angezogen hat, wird die Spule nur noch mit einem
niedrigeren Haltestrom versorgt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs
anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß
außer einer Reduzierung der Leistungsaufnahme des Schaltmag
neten auch ungewollte Ankerbewegungen des Magnetsystems er
faßt und ausgewertet werden können.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine zu
der Spule L1 parallel geschaltete elektronische Schaltungs
anordnung vorgesehen ist, die einen ungewollten Abfall des
Ankers der Spule L1 erkennt und Gegenmaßnahmen einleitet,
wobei die Schaltungsanordnung einen aus zwei Widerständen
R4, R5 gebildeten Spannungsteiler umfaßt, der zur Spule L1
parallel geschaltet ist, und dessen Mittelspannung an der
Basis eines Transistors V4 liegt, dessen Emitter an die Ver
sorgungsspannung +U0 und dessen Kollektor an die Versorgungs
spannung -U0 gelegt ist.
Vorzugsweise ist zwischen der Versorgungsspannung -U0 einer
seits und dem Kollektor des Transistors V4 sowie dem Gate des
Leistungstransistors V3 andererseits ein Widerstand R6 geschal
tet.
Vorteilhafterweise ist parallel zum Kondensator C1 ein aus
zwei Widerständen R1, R2 gebildeter Spannungsteiler geschal
tet, dessen Mittelspannung an einen Eingang eines Operations
verstärkers N1 gelegt ist, an dessen anderem Eingang die Span
nung der Bezugsspannungsquelle V1 liegt.
Der Ausgang des Operationsverstärkers N1 ist zweckmäßiger
weise über eine Diode V2 an das Gate des Leistungstransistors
V3 gelegt.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand eines
Ausführungsbeispiels, das in der einzigen Figur der Zeichnung
dargestellt ist, nachstehend erläutert.
Eine Spule L1 ist über Leitungen 12, 14 an eine Versorgungs
spannung U0 angeschlossen. Sie liegt insbesondere über die
Leitung 12 an +U0 und über die Leitung 14 an -U0. In der Lei
tung 14 liegt ferner ein Leistungstransistor V3.
Zwischen den Leitungen 12 und 14 liegt ein Kondensator C1 und
parallel hierzu ein Spannungsteiler, bestehend aus zwei in
Reihe geschalteten Widerständen R1 und R2. Parallel zu dem
Spannungsteiler liegt eine Bezugsspannungsquelle V1 an den
Leitungen 12 und 14 und in Reihe mit dieser ein Widerstand
R3, der zur Strombegrenzung und damit zur temperaturunabhängi
gen Spannungsstabilisierung der Bezugsspannungsquelle V1 dient.
Weiterhin ist an die Leitungen 12, 14 ein Operationsverstärker
N1 angeschlossen, dessen einer Eingang mit einem Punkt 16 zwi
schen den beiden Widerständen R1 und R2 und dessen anderer
Eingang mit einem Punkt 18 zwischen dem Widerstand R3 und der
Bezugsspannungsquelle V1 verbunden ist.
Der Ausgang des Operationsverstärkers N1 ist über eine Diode
V2 an das Gate des Leistungstransistors V3 gelegt.
Parallel zur Spule L1 ist an die Leitungen 12, 14 ein Spannungs
teiler angeschlossen, der aus in Reihe liegenden Widerständen
R4, R5 gebildet ist. Ein Punkt 20 zwischen den beiden Wider
ständen R4, R5 ist mit der Basis eines Transistors V4 ver
bunden, dessen Emitter über die Leitung 12 an der Spannung
+U0 liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand R6
an die Leitung 14 und damit an die Spannung -U0 gelegt ist.
Die vom Ausgang der Diode V2 zum Gate des Leistungstran
sistors V3 führende Leitung ist an einen Punkt 22 mit der
vom Transistor V4 zum Widerstand R6 führenden Leitung ver
knüpft, womit das Gate des Leistungstransistors V3 über
den Widerstand R6 an der Spannung -U0 liegt.
Parallel zur Spule L1 ist ferner eine Schutzdiode V5 an
die Leitungen 12, 14 geschaltet, um Abschalt-Spannungs
spitzen zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet folgender
maßen:
Der Kondensator C1 wird durch Anlegen der Versorgungsspannung
U0 aufgeladen. Die Spannung des Kondensators C1 wird über
den Spannungsteiler R1, R2 mit der Bezugsspannungsquelle
V1 verglichen. Sobald der Kondensator C1 seine Ladespannung
erreicht hat, schaltet der Operationsverstärker N1 um
und aktiviert damit den Leistungstransistor V3.
(Der Widerstand R3 dient nur zur Strombegrenzung und damit
zur temperaturunabhängigen Spannungsstabilisierung der
Bezugsspannungsquelle V1.)
Der Leistungstransistor V3 schließt nun den Stromkreis
durch die Spule L1. Die gespeicherte Ladung des Kondensators
C1 reicht aus, um den zum Anziehen erforderlichen Strom
für eine zeitlich begrenzte Dauer durch die Spule L1 fließen
zu lassen. Durch die Aktivierung des Leistungstransistors
V3 und der nun im Stromkreis befindlichen Spule L1 bricht
die Versorgungsspannung U0 auf den Wert der Spulenspannung
UL und den Spannungsabfall über dem Leistungstransistor V3
zusammen.
Der Operationsverstärker N1 würde nun den Leistungstransistor
V3 sperren, da die Mittelspannung des Spannungsteilers R1, R2
kleiner werden würde als die Spannung der Bezugsspannungsquelle
V1.
Durch den Spannungsteiler R4, R5 wird aber der Transistor V4
aktiviert, dessen Kollektor über den Verknüpfungspunkt 22 mit
dem Gate des Leistungstransistors V3 verbunden ist, und der
dadurch die Aktivierung des Leistungstransistors V3 gewähr
leistet, nachdem die Versorgungsspannung zusammengebrochen ist.
Die Diode V2 verhindert, daß der Operationsverstärker N1 den
Leistungstransistor V3 zusteuern kann.
Der Spannungsteiler R4, R5 hat noch eine weitere Funktion.
Wenn beispielsweise durch eine Erschütterung im Betrieb der
Anker des Magnetsystems in Bewegung geraten sollte, so wird
infolge dieser Bewegung in der Spule L1 ein Strom induziert.
Aufgrund dieses induzierten Stromes kommt es zu einer Span
nungsschwankung am Spannungsteiler R4, R5. Wenn dabei der
Spannungsabfall über den Widerstand R4 kleiner wird als die
Basis-Emitter-Spannung des Transistors V4, so schließt der
letztere. Der Leistungstransistor V3 liegt dann nur noch über
den Widerstand R6 an der Spannung -U0 und schließt damit auch.
Durch die Abschaltung des Leistungstransistors V3 kann der
Kondensator C1 wieder geladen werden.
Auf diese Weise kann die Schaltung eine Ankerbewegung er
kennen, die z. B. durch einen äußeren Einfluß erzwungen wurde,
wobei durch Selbstinduktion erzeugte Spannungsspitzen ausge
nutzt werden, um zu entscheiden, ob der Anker noch angezogen
ist oder nicht.
Aufgrund der Auswertung der Ankerbewegung wird ein neuer Lade
vorgang eingeleitet, der das abgefallene Magnetsystem selbst
tätig wieder zum Anzug bringt.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist somit in der Lage,
eine ungewollte Ankerbewegung zu erkennen und selbsttätig
auszuwerten.
Darüber hinaus kann der Spannungsteiler R4, R5 eine Mindest
stromüberwachung bezüglich der Spule L1 durchführen.
Wenn nämlich der Strom in der Spule L1 unter einen vorgegebenen
Wert fällt, spricht der Spannungsteiler R4, R5 wegen des Span
nungsabfalles an der Spule L1 ebenfalls in der oben geschil
derten Weise und mit den beschriebenen Folgen an.
Claims (4)
1. Elektronische Schaltungsanordnung, insbesondere zur
Ansteuerung einer mit einem Schaltmagneten versehe
nen Spule, mit einem mittels einer Versorgungs-Span
nungsquelle aufladbaren Kondensator, durch dessen
Ladespannung, nach Vergleich dieser Ladespannung
mit einer Bezugsspannungsquelle, ein Leistungstran
sistor aktivierbar ist, durch welchen der Stromkreis
durch die Spule geschlossen wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine zu der Spule (L1) parallel ge
schaltete elektronische Schaltungsanordnung vorge
sehen ist, die einen ungewollten Abfall des Ankers
der Spule (L1) erkennt und Gegenmaßnahmen einleitet,
wobei die Schaltungsanordnung einen aus zwei Wider
ständen (R4, R5) gebildeten Spannungsteiler umfaßt,
der zur Spule (L1) parallel geschaltet ist und des
sen Mittelspannung an der Basis eines Transistors
(V4) liegt, dessen Emitter an die Versorgungsspannung
(+U0) und dessen Kollektor an die Versorgungsspannung
(-U0) gelegt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen die Versorgungsspannung (-U0)
einerseits und dem Kollektor des Transistors (V4)
sowie dem Gate des Leistungstransistors (V3) anderer
seits ein Widerstand (R6) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (C1)
ein aus zwei Widerständen (R1, R2) gebildeter Spannungs
teiler geschaltet ist, dessen Mittelspannung an ei
nen Eingang eines Operationsverstärkers (N1) gelegt
ist, an dessen anderem Eingang die Spannung der Be
zugsspannungsquelle (V1) liegt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ausgang des Operationsverstärkers
(N1) über eine Diode (V2) an das Gate des Leistungs
transistors (V3) geschaltet ist.
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