EP0867905A2 - Method of operating a relay assembly - Google Patents
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- EP0867905A2 EP0867905A2 EP98104333A EP98104333A EP0867905A2 EP 0867905 A2 EP0867905 A2 EP 0867905A2 EP 98104333 A EP98104333 A EP 98104333A EP 98104333 A EP98104333 A EP 98104333A EP 0867905 A2 EP0867905 A2 EP 0867905A2
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- European Patent Office
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- excitation
- armature
- contact
- current
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
- H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
- H01H47/226—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil for bistable relays
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
- H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
Definitions
- Relays are used in electrical engineering to implement switching operations widely used, especially for controlling loads such as motors, Lamps, valves etc.
- Usual relays consist of a magnetic one Circle with a coil wound on a core made of magnetically conductive material Magnetic coil (excitation coil), with a magnetic yoke, and with an anchor held by a spring (e.g. a metal spring) and from a contact set with contacts (e.g. a work contact, a Changeover contact and a break contact) and with contact elements.
- a spring e.g. a metal spring
- the respective switching state in particular the state of rest assumed without excitement and that when reached the response threshold assumed by the control
- the excitation coil and its effect on the contact set depending on the current strength of the excitation current through the excitation coil a magnetic field is generated in the magnetic circuit, which is a movement of the contacts of the contact set, whereby at the output of the Relay (e.g. for type control of the load connected there) a certain one Output signal (an alternating function) is generated.
- Example is with the mentioned Get in touch with the contacts work contact, changeover contact and normally closed contact in the idle state (no current flow in the excitation coil) the changeover contact connected to the normally closed contact; through a (excitation) current in the excitation coil (this exerts a certain force on the armature) the changeover contact moves away from the break contact and when crossing a certain current of the excitation current (at the response threshold of the relay) the changeover contact is pulled onto the make contact.
- relay arrangements can be made up of two with each other interconnected relays with change function can be used.
- the magnetic circuit and / or the set of contacts can be assigned to both relays together: usually is a magnetic circuit consisting of two independently controllable Excitation coils, a common yoke and one between the two Excitation coils of unstable armatures are provided; in the already mentioned Contact set can also (in addition to the two changeover contacts and the two work contacts) a common break contact can be provided.
- the contact elements of the Contact set actuated and thereby the desired switching behavior on Output of the relay arrangement (polarity change of the output signal) realized;
- E.g. can the working contacts by means of two each with one Contact springs connected to the changeover contact are "closed” (with the changeover contact).
- Advantageous with this relay arrangement with stored anchor is that space, manufacturing costs and thus manufacturing costs are minimized.
- the disadvantage is that the unstable armature is at rest (no current flow in the two Excitation coils, the armature is spring-loaded by the two excitation coils rattling noises under external acceleration influences causes that have a disruptive effect in many applications (e.g. in the interior of a motor vehicle in the electrical actuation of window regulators, Seat adjustment, sunroof etc.).
- the invention has for its object a method according to the preamble of claim 1 specify that the noise reduction in a simple manner the relay arrangement in the idle state.
- the unstable armature of the relay arrangement a play-free preference in the idle state to reduce noise imprinted without mechanical means; this play-free preference in the idle state the relay arrangement is forced by a defined minor electromagnetic excitation of the magnetic circuit is generated that one of the two excitation coils with a certain slight (idle) excitation current is applied and thereby a slight force on the armature and thus on at least one contact element of the contact set (e.g. on a contact spring) (i.e. a slight hibernation anchor force, e.g. a slight spring force, is produced).
- a contact element of the contact set e.g. on a contact spring
- the electromagnetic excitation of the magnetic circuit (and thus the Idle state excitation current through one of the two excitation coils) in idle state the relay arrangement is chosen so that the resultant effective idle state anchor force on the at least one contact element of the contact set (e.g. on a contact spring) on the one hand a noise development with external acceleration influences (i.e. with mechanical excitation) reliably prevented, but on the other hand that between contacts the contact set (e.g. between the normally closed contact and the changeover contact) effective contact force is reduced only to a small extent; i.e.
- the quiescent excitation current is chosen so that the quiescent armature force on the one hand is large enough to rattle the anchor external acceleration influences (with mechanical excitation) reliable to prevent, on the other hand, is small enough to allow the idle anchor force the contact force - this ensures reliable Power transmission between the contacts of the contact set (e.g. between the switch contacts and the work contacts or the common one Break contact) and one clearly assigned to the rest position of the anchor Ruined state of the relay arrangement - not negatively affected.
- the low current strength of the idle excitation current selected in the relay arrangement (this is below the response threshold of the relay arrangement, since there is no significant deflection of one of the contact elements, E.g. a contact spring occurs), with almost constant air gap conditions and without saturation in the magnetic circuit (due to the low flux density, this can be assumed) is the Anchor force and thus also the idle anchor force approximately one linear function of the excitation current; i.e. with knowledge of electromagnetic Parameters of the relay arrangement and the current strength of the idle excitation current consequently, the idle anchor force easily determined.
- the electromagnetic excitation of the magnetic circuit at rest the relay arrangement can be either by (time) continuous or discontinuous (In particular pulsed) control of the relay arrangement are generated: with continuous activation of the relay arrangement becomes the amplitude of the to generate the quiescent excitation current operating voltage of the relay arrangement varies, in particular becomes the amplitude of the operating voltage compared to normal operation (the "normal" alternating operation) significantly reduced (e.g. from 12 V to 1 V); with pulsed activation of the relay arrangement, the amplitude maintain the operating voltage of the relay arrangement, but the temporal behavior of the operating voltage varies, in particular the effective Duration of the applied operating voltage compared to normal operation (the "normal” changeover operation) significantly reduced.
- the variation of the time Behavior (of the duration) of the applied operating voltage e.g. by means of Pulse width modulation with predefinable duty cycle (or predefinable Ratio of pulse duration to pause time) can be realized, with the Current level of the idle excitation current, i.e. the level of electromagnetic Excitation and thus the amount of the anchor force at rest can be set by the duty cycle.
- the duty cycle can be generated by a control unit (designed as a microcontroller, for example) (such a control unit is usually already available); the excitation coil can by means of a driver stage with the pulsed quiescent excitation current are applied (such a driver stage is usually also already available): therefore are usually used for control the relay arrangement in the idle state no additional components needed so that no additional costs arise.
- the repetition rate (Pulse frequency) in the pulsed control must be significantly higher than the resonance frequency of the anchored from the inertial mass of the unstable armature and the contact elements (e.g. the spring rate of the two contact springs) mechanical resonance circuit can be chosen to the consequence the pulsed activation of any force modulation of the contact forces (e.g. the contact pressure of the changeover contacts on the common break contact) to be kept as low as possible, since the contact forces ensure reliable Switching behavior of the relay arrangement should be approximately constant should.
- the electromagnetic Excitation of the magnetic circuit at rest adaptively to the Boundary conditions (e.g. sample scatter of the components, aging effects, Operating voltage) and / or the ambient conditions (e.g. the external acceleration acting on the relay arrangement, the mass of the Anchor, the contact force between the contacts) adapted because of the electromagnetic Arousal depending on this the relationship between Excitation current and armature force influencing parameters can fluctuate.
- Boundary conditions e.g. sample scatter of the components, aging effects, Operating voltage
- ambient conditions e.g. the external acceleration acting on the relay arrangement, the mass of the Anchor, the contact force between the contacts
- This adaptive process is based on a "learning procedure" by continuous or gradually increase electromagnetic excitation (and thus the excitation current) the current value of the response threshold of the Relay arrangement determined, this current value for the response threshold the relay arrangement either directly through electrical monitoring the contacts of the relay assembly contact set or indirectly by monitoring those controlled at the output of the relay arrangement Load can be determined; based on this using the current boundary conditions determined current value of the response threshold the value for electromagnetic excitation is used as a reference value interpolated at rest, this interpolation being either a linear or non-linear behavior can be used.
- this "learning procedure” performed once, several times or cyclically.
- the value of the adaptively determined electromagnetic excitation at rest is therefore taken into account the current environmental conditions or boundary conditions, whereby the reliability of the method is increased.
- the relay arrangement with an unstable armature is intended to implement the polarity reversal function one example for operating the sunroof of a motor vehicle used DC motor are used.
- the relay arrangement consists of two changeover contacts 1, 2, one common Normally open contact 3, two working contacts 12, 13, the two with their ferromagnetic core 6, 7 on a common ferromagnetic Yoke 8 arranged excitation coils 4, 5, the unstable armature 9 and the two contact springs 10, 11.
- the two changeover contacts 1, 2 are over the common anchor 9 and the two contact springs 10, 11 operated.
- pulsed activation of one of the two excitation coils is carried out 4 or 5.
- the energization of this excitation coil 4 or 5 with a specific quiescent excitation current takes place via a driver stage designed as a transistor stage 14, which is designed, for example, in the basic emitter circuit.
- the pulsed actuation of the transistor stage 14 and thus the excitation coil 4 or 5 is carried out by means of a pulse generator 17, the (for example pulse-width-modulated) output signal of which generates a specific duty cycle (and thus a specific ratio of the on time to the off time of the transistor stage 14); the duty cycle is ex. predefined by a microcontroller, taking into account the influencing factors acting on the current strength of the idle state excitation current and thus on the effective idle state armature force, the current operating voltage U B of the operating voltage source 15 and the resistance value R i of the internal resistance 16 of the energized excitation coil 4 or 5.
Landscapes
- Relay Circuits (AREA)
Abstract
Description
Relais werden in der Elektrotechnik zur Realisierung von Schaltvorgängen vielfältig eingesetzt, insbesondere zur Ansteuerung von Lasten wie Motoren, Lampen, Ventile etc. Übliche Relais bestehen aus einem magnetischen Kreis mit einer auf einen Kern aus magnetisch leitfähigem Material gewickelten Magnetspule (Erregerspule), mit einem magnetischen Joch, und mit einem mittels einer Feder (bsp. einer Metallfeder) gehaltenen Anker und aus einem Kontaktsatz mit Kontakten (bsp. einem Arbeitskontakt, einem Wechselkontakt und einem Ruhekontakt) und mit Kontaktelementen. Das Schaltverhalten des Relais, d. h. der jeweilige Schaltzustand (insbesondere der ohne Erregung eingenommene Ruhezustand und der beim Erreichen der Ansprechschwelle eingenommene Arbeitszustand) wird durch die AnSteuerung der Erregerspule und deren Wirkung auf den Kontaktsatz gesteuert: in Abhängigkeit von der Stromstärke des Erregerstroms durch die Erregerspule wird im magnetischen Kreis ein Magnetfeld erzeugt, das eine Bewegung der Kontakte des Kontaktsatzes bewirkt, wodurch am Ausgang des Relais (bsp. zur Artsteuerung der dort angeschlossenen Last) ein bestimmtes Ausgangssignal (eine Wechselfunktion) generiert wird. Bsp ist beim erwähnten Kontaktsatt mit den Kontakten Arbeitskontakt, Wechselkontakt und Ruhekontakt im Ruhezustand (kein Stromfluß in der Erregerspule) der Wechselkontakt mit dem Ruhekontakt verbunden; durch einen (Erreger-)Strom in der Erregerspule (dieser bewirkt eine bestimmte Kraft auf den Anker) wird der Wechselkontakt vom Ruhekontakt wegbewegt und beim überschreiten einer bestimmten Stromstärke des Erregerstroms (bei der Ansprechschwelle des Relais) der Wechselkontakt auf den Arbeitskontakt gezogen.Relays are used in electrical engineering to implement switching operations widely used, especially for controlling loads such as motors, Lamps, valves etc. Usual relays consist of a magnetic one Circle with a coil wound on a core made of magnetically conductive material Magnetic coil (excitation coil), with a magnetic yoke, and with an anchor held by a spring (e.g. a metal spring) and from a contact set with contacts (e.g. a work contact, a Changeover contact and a break contact) and with contact elements. The Switching behavior of the relay, d. H. the respective switching state (in particular the state of rest assumed without excitement and that when reached the response threshold assumed by the control) controlled the excitation coil and its effect on the contact set: depending on the current strength of the excitation current through the excitation coil a magnetic field is generated in the magnetic circuit, which is a movement of the contacts of the contact set, whereby at the output of the Relay (e.g. for type control of the load connected there) a certain one Output signal (an alternating function) is generated. Example is with the mentioned Get in touch with the contacts work contact, changeover contact and normally closed contact in the idle state (no current flow in the excitation coil) the changeover contact connected to the normally closed contact; through a (excitation) current in the excitation coil (this exerts a certain force on the armature) the changeover contact moves away from the break contact and when crossing a certain current of the excitation current (at the response threshold of the relay) the changeover contact is pulled onto the make contact.
Zur Realisierung von Umpolfunktionen - hier soll das Ausgangsignal Polaritätswechsel aufweisen (was bei vielen Anwendungsfällen, bsp. bei Motorumpolungen erforderlich ist), können Relaisanordnungen aus zwei miteinander verschalteten Relais mit Wechselfunktion eingesetzt werden. Zur konstruktiven Vereinfachung derartiger Relaisanordnungen können Komponenten des magnetischen Kreises und/oder des Kontaktsatzes (Kontakte und/oder Kontaktelemente) beiden Relais gemeinsam zugeordnet werden: üblicherweise ist ein magnetischer Kreis aus zwei unabhängig voneinander ansteuerbaren Erregerspulen, ein gemeinsames Joch und ein zwischen den beiden Erregerspulen labil gelagerter Anker vorgesehen; bei dem bereits erwähnten Kontaktsatz kann zudem (neben den beiden Wechselkontakten und den beiden Arbeitskontakten) ein gemeinsamer Ruhekontakt vorgesehen werden. Mittels des labil gelagerten Ankers werden die Kontaktelemente des Kontaktsatzes betätigt und hierdurch das gewünschte Schaltverhalten am Ausgang der Relaisanordnung (Polaritätswechsel des Ausgangssignals) realisiert; bsp. können die Arbeitskontakte mittels zweier jeweils mit einem Wechselkontakt verbundenen Kontaktfedern "geschlossen" werden (mit dem Wechselkontakt verbunden werden). Vorteilhaft bei dieser Relaisanordnung mit ab gelagertem Anker ist, daß Platzbedarf, Herstellungsaufwand und damit auch Herstellungskosten minimiert sind. Nachteilig ist jedoch, daß der labil gelagerte Anker im Ruhezustand (kein Stromfluß in den beiden Erregerspulen, der Anker wird mittels Federkraft von den beiden Erregerspulen weggezogen) bei externen Beschleunigungseinflüssen Klappergeräusche verursacht, die in vielen Anwendungsfällen störend wirken (bsp. im Innenraum eines Kraftfahrzeuges bei der elektrischen Betätigung von Fensterhebern, Sitzverstellung, Schiebedach etc.).To implement polarity reversal functions - here the output signal should change polarity exhibit (which is the case in many applications, e.g. in motor reversals is required), relay arrangements can be made up of two with each other interconnected relays with change function can be used. For constructive Simplification of such relay arrangements can be components the magnetic circuit and / or the set of contacts (contacts and / or Contact elements) can be assigned to both relays together: usually is a magnetic circuit consisting of two independently controllable Excitation coils, a common yoke and one between the two Excitation coils of unstable armatures are provided; in the already mentioned Contact set can also (in addition to the two changeover contacts and the two work contacts) a common break contact can be provided. The contact elements of the Contact set actuated and thereby the desired switching behavior on Output of the relay arrangement (polarity change of the output signal) realized; E.g. can the working contacts by means of two each with one Contact springs connected to the changeover contact are "closed" (with the changeover contact). Advantageous with this relay arrangement with stored anchor is that space, manufacturing costs and thus manufacturing costs are minimized. However, the disadvantage is that the unstable armature is at rest (no current flow in the two Excitation coils, the armature is spring-loaded by the two excitation coils rattling noises under external acceleration influences causes that have a disruptive effect in many applications (e.g. in the interior of a motor vehicle in the electrical actuation of window regulators, Seat adjustment, sunroof etc.).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das auf einfache Weise eine Geräuschminderung der Relaisanordnung im Ruhezustand ermöglicht.The invention has for its object a method according to the preamble of claim 1 specify that the noise reduction in a simple manner the relay arrangement in the idle state.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features in the license plate of claim 1 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments and refinements of the invention result itself from the subclaims.
Beim vorgestellten Verfahren wird dem labil gelagerten Anker der Relaisanordnung im Ruhezustand zur Geräuschminderung eine spielfreie Vorzugsage ohne mechanische Mittel aufgeprägt; diese spielfreie Vorzugsage im Ruhezustand der Relaisanordnung wird erzwungen, indem eine definierte geringfügige elektromagnetische Erregung des magnetischen Kreises dadurch generiert wird, daß eine der beiden Erregerspulen mit einem bestimmten geringfügigen (Ruhezustand-)Erregerstrom beaufschlagt wird und hierdurch eine geringfügige Kraft auf den Anker und damit auf mindestens ein Kontaktelement des Kontaktsatzes (bsp. auf eine Kontaktfeder) ausgeübt wird (d.h. eine geringfügige Ruhezustand-Ankerkraft, bsp. eine geringfügige Federkraft, erzeugt wird).In the presented method, the unstable armature of the relay arrangement a play-free preference in the idle state to reduce noise imprinted without mechanical means; this play-free preference in the idle state the relay arrangement is forced by a defined minor electromagnetic excitation of the magnetic circuit is generated that one of the two excitation coils with a certain slight (idle) excitation current is applied and thereby a slight force on the armature and thus on at least one contact element of the contact set (e.g. on a contact spring) (i.e. a slight hibernation anchor force, e.g. a slight spring force, is produced).
Die elektromagnetische Erregung des magnetischen Kreises (und somit der Ruhezustand-Erregerstrom durch eine der beiden Erregerspulen) im Ruhezustand der Relaisanordnung wird so gewählt, daß die hieraus resultierende wirksame Ruhezustand-Ankerkraft auf das mindestens eine Kontaktelement des Kontaktsatzes (bsp. auf eine Kontaktfeder) einerseits eine Geräuschentwicklung bei externen Beschleunigungseinflüssen (d.h. bei mechanischer Anregung) zuverlässig verhindert, andererseits aber die zwischen den Kontakten des Kontaktsatzes (bsp. zwischen dem Ruhekontakt und dem Wechselkontakt) wirksame Kontaktkraft nur in einem geringen Maße reduziert wird; d.h. der Ruhezustand-Erregerstrom wird so gewählt, daß die Ruhezustand-Ankerkraft einerseits groß genug ist, um Klappergeräusche des Ankers bei externen Beschleunigungseinflüssen (bei mechanischer Anregung) zuverlässig zu verhindern, andererseits jedoch klein genug ist, damit die Ruhezustand-Ankerkraft die Kontaktkraft - diese gewährleistet eine zuverlässige Stromübertragung zwischen den Kontakten des Kontaktsatzes (bsp. zwischen den Wechselkontakten und den Arbeitskontakten bzw. dem gemeinsamen Ruhekontakt) sowie einen der Ruhelage des Ankers eindeutig zugeordneten Ruinezustand der Relaisanordnung - nicht negativ beeinflußt.The electromagnetic excitation of the magnetic circuit (and thus the Idle state excitation current through one of the two excitation coils) in idle state the relay arrangement is chosen so that the resultant effective idle state anchor force on the at least one contact element of the contact set (e.g. on a contact spring) on the one hand a noise development with external acceleration influences (i.e. with mechanical excitation) reliably prevented, but on the other hand that between contacts the contact set (e.g. between the normally closed contact and the changeover contact) effective contact force is reduced only to a small extent; i.e. the quiescent excitation current is chosen so that the quiescent armature force on the one hand is large enough to rattle the anchor external acceleration influences (with mechanical excitation) reliable to prevent, on the other hand, is small enough to allow the idle anchor force the contact force - this ensures reliable Power transmission between the contacts of the contact set (e.g. between the switch contacts and the work contacts or the common one Break contact) and one clearly assigned to the rest position of the anchor Ruined state of the relay arrangement - not negatively affected.
Bei der zur Gewährleistung einer definierten Vorzugslage des Ankers im Ruhezustand der Relaisanordnung gewählten geringen Stromstärke des Ruhezustand-Erregerstroms (diese liegt unterhalb der Ansprechschwelle der Relaisanordnung, da keine nennenswerte Auslenkung eines der Kontaktelemente, bsp. einer Kontaktfeder auftritt), bei nahezu konstanten Luftspaltverhältnissen und ohne Sättigungserscheinungen im magnetischen Kreis (aufgrund der geringen Flußdichte kann dies vorausgesetzt werden), ist die Ankerkraft und damit auch die Ruhezustand-Ankerkraft näherungsweise eine lineare Funktion des Erregerstromes; d.h. bei Kenntnis der elektromagnetischen Parameter der Relaisanordnung und der Stromstärke des Ruhezustand-Erregerstromes kann demzufolge die Ruhezustand-Ankerkraft auf einfache Weise bestimmt werden.To ensure a defined preferred position of the anchor in the idle state the low current strength of the idle excitation current selected in the relay arrangement (this is below the response threshold of the relay arrangement, since there is no significant deflection of one of the contact elements, E.g. a contact spring occurs), with almost constant air gap conditions and without saturation in the magnetic circuit (due to the low flux density, this can be assumed) is the Anchor force and thus also the idle anchor force approximately one linear function of the excitation current; i.e. with knowledge of electromagnetic Parameters of the relay arrangement and the current strength of the idle excitation current consequently, the idle anchor force easily determined.
Die elektromagnetische Erregung des magnetischen Kreises im Ruhezustand der Relaisanordnung kann entweder durch (zeit-)kontinuierliche oder diskontinuierliche (insbesondere gepulste) Ansteuerung der Relaisanordnung generiert werden: bei kontinuierlicher Ansteuerung der Relaisanordnung wird die Amplitude der zur Generierung des Ruhezustand-Erregerstroms herangezogenen Betriebsspannung der Relaisanordnung variiert, insbesondere wird die Amplitude der Betriebsspannung gegenüber dem Normalbetrieb (dem "normalen" Wechselbetrieb) signifikant reduziert (bsp. von 12 V auf 1 V); bei gepulster Ansteuerung der Relaisanordnung wird die Amplitude der Betriebsspannung der Relaisanordnung beibehalten, jedoch das zeitliche verhalten der Betriebsspannung variiert, insbesondere wird die wirksame Zeitdauer der angelegten Betriebsspannung gegenüber dem Normalbetrieb (dem "normalen" Wechselbetrieb) signfikant reduziert.The electromagnetic excitation of the magnetic circuit at rest the relay arrangement can be either by (time) continuous or discontinuous (In particular pulsed) control of the relay arrangement are generated: with continuous activation of the relay arrangement becomes the amplitude of the to generate the quiescent excitation current operating voltage of the relay arrangement varies, in particular becomes the amplitude of the operating voltage compared to normal operation (the "normal" alternating operation) significantly reduced (e.g. from 12 V to 1 V); with pulsed activation of the relay arrangement, the amplitude maintain the operating voltage of the relay arrangement, but the temporal behavior of the operating voltage varies, in particular the effective Duration of the applied operating voltage compared to normal operation (the "normal" changeover operation) significantly reduced.
Bei gepulster Ansteuerung der Relaisanordnung kann die Variation des zeitlichen Verhaltens (der Zeitdauer) der angelegten Betriebsspannung bsp. mittels Pulsweitenmodulation mit vorgebbarem Tastverhältnis (bzw. vorgebbarem Verhältnis von Pulsdauer zu Pausenzeit) realisiert werden, wobei die Stromstärke des Ruhezustand-Erregerstroms, d.h. die Höhe der elektromagnetischen Erregung und damit der Betrag der Ruhezustand-Ankerkraft durch das Tastverhältnis eingestellt werden kann. Das Tastverhältnis kann durch eine (bsp. als Mikrocontroller ausgeführte) Steuereinheit erzeugt werden (eine derartige Steuereinheit ist meist bereits vorhanden); die Erregerspule kann mittels einer Treiberstufe mit dem pulsförmigen Ruhezustand-Erregerstrom beaufschlagt werden (eine derartige Treiberstufe ist meist ebenfalls bereits vorhanden): demnach werden in der Regel zur Ansteuerung der Relaisanordnung im Ruhezustand keine zusätzlichen Bauelemente benötigt, so daß auch keine zusätzlichen Kosten entstehen. Die Wiederholrate (Pulsfrequenz) bei der gepulsten Ansteuerung muß wesentlich höher als die Resonanzfrequenz des aus der trägen Masse des labil gelagerten Ankers und den Kontaktelemten (bsp. der Federrate der beiden Kontaktfedern) gebildeten mechanischen Resonanzkreises gewählt werden, um die infolge der gepulsten Ansteuerung ggf. entstehende Kraftmodulation der Kontaktkräfte (bsp. der Anpreßkraft der Wechselkontakte auf den gemeinsamen Ruhekontakt) möglichst gering zu halten, da die Kontaktkräfte für ein zuverlässiges Schaltverhalten der Relaisanordnung näherungsweise konstant sein sollten.With pulsed activation of the relay arrangement, the variation of the time Behavior (of the duration) of the applied operating voltage e.g. by means of Pulse width modulation with predefinable duty cycle (or predefinable Ratio of pulse duration to pause time) can be realized, with the Current level of the idle excitation current, i.e. the level of electromagnetic Excitation and thus the amount of the anchor force at rest can be set by the duty cycle. The duty cycle can can be generated by a control unit (designed as a microcontroller, for example) (such a control unit is usually already available); the excitation coil can by means of a driver stage with the pulsed quiescent excitation current are applied (such a driver stage is usually also already available): therefore are usually used for control the relay arrangement in the idle state no additional components needed so that no additional costs arise. The repetition rate (Pulse frequency) in the pulsed control must be significantly higher than the resonance frequency of the anchored from the inertial mass of the unstable armature and the contact elements (e.g. the spring rate of the two contact springs) mechanical resonance circuit can be chosen to the consequence the pulsed activation of any force modulation of the contact forces (e.g. the contact pressure of the changeover contacts on the common break contact) to be kept as low as possible, since the contact forces ensure reliable Switching behavior of the relay arrangement should be approximately constant should.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die elektromagnetische Erregung des magnetischen Kreises im Ruhezustand adaptiv an die Randbedingungen (bsp. Exemplarstreuungen der Bauelemente, Alterungseffekte, Betriebsspannung) und/oder die Umgebungsbedingungen (bsp. die auf die Relaisanordnung einwirkende äußere Beschleunigung, die Masse des Ankers, die Kontaktkraft zwischen den Kontakten) angepaßt, da die elektromagnetische Erregung in Abhängigkeit dieser den Zusammenhang zwischen Erregerstrom und Ankerkraft beeinflußenden Parameter schwanken kann. Bei diesem adaptiven verfahren wird in einer "Lernprozedur" durch kontinuierliche oder schrittweise Erhöhung der elektromagnetischen Erregung (und damit des Erregerstroms) der aktuelle wert der Ansprechschwelle der Relaisanordnung ermittelt, wobei dieser aktuelle Wert für die Ansprechschwelle der Relaisanordnung entweder direkt durch elektrische Überwachung der Kontakte des Kontaktsatzes der Relaisanordnung oder indirekt durch eine überwachung der am Ausgang der Relaisanordnung angesteuerten Last bestimmt werden kann; unter Zugrundelegung dieses anhand der aktuellen Randbedingungen ermittelten aktuellen Werts der Ansprechschwelle als Referenzwert wird der Wert für die elektromagnetische Erregung im Ruhezustand interpoliert, wobei dieser Interpolation entweder ein lineares oder ein nicht-lineares Verhalten zugrundegelegt werden kann. Je nach Applikation und den zu erwartenden Umgebungsbedingungen/Randbedingungen sowie deren zeitlichen Verhalten wird diese "Lernprozedur" einmal, mehrmals oder zyklisch durchgeführt. Der wert der adaptiv bestimmten elektromagnetischen Erregung im Ruhezustand berücksichtigt somit die aktuellen Umgebungsbedingungen bzw. Randbedingungen, wodurch die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht wird.In an advantageous development of the method, the electromagnetic Excitation of the magnetic circuit at rest adaptively to the Boundary conditions (e.g. sample scatter of the components, aging effects, Operating voltage) and / or the ambient conditions (e.g. the external acceleration acting on the relay arrangement, the mass of the Anchor, the contact force between the contacts) adapted because of the electromagnetic Arousal depending on this the relationship between Excitation current and armature force influencing parameters can fluctuate. This adaptive process is based on a "learning procedure" by continuous or gradually increase electromagnetic excitation (and thus the excitation current) the current value of the response threshold of the Relay arrangement determined, this current value for the response threshold the relay arrangement either directly through electrical monitoring the contacts of the relay assembly contact set or indirectly by monitoring those controlled at the output of the relay arrangement Load can be determined; based on this using the current boundary conditions determined current value of the response threshold the value for electromagnetic excitation is used as a reference value interpolated at rest, this interpolation being either a linear or non-linear behavior can be used. Each according to the application and the expected environmental / boundary conditions and their temporal behavior, this "learning procedure" performed once, several times or cyclically. The value of the adaptively determined electromagnetic excitation at rest is therefore taken into account the current environmental conditions or boundary conditions, whereby the reliability of the method is increased.
Das vorgestellte Verfahren soll im folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels für eine Relaisanordnung beschrieben werden, die mit einem bestimmten Kontaktsatz ausgebildet ist, nämlich mit zwei Arbeitskontakten, zwei Wechselkontakten und einem gemeinsamen Ruhekontakt als Kontakte sowie mit Kontaktfedern als Kontaktelemente. Hierbei zeigen
- Figur 1:
- den schematischen Aufbau dieser Relaisanordnung mit labil gelagertem Anker
- Figur 2:
- das elektrische Funktionsprinzip dieser Relaisanordnung mit labil gelagertem Anker und
- Figur 3:
- das schematische Blockschaltbild für eine Ansteuermöglichkeit dieser Relaisanordnung mit labil gelagertem Anker.
- Figure 1:
- the schematic structure of this relay arrangement with unstable armature
- Figure 2:
- the electrical principle of operation of this relay arrangement with unstable armature and
- Figure 3:
- the schematic block diagram for a control option of this relay arrangement with unstable armature.
Die Relaisanordnung mit labil gelagertem Anker soll zur Realisierung der Umpolfunktion
eines bsp. zum Betätigen des Schiebedachs eines Kraftfahrzeuges
verwendeten Gleichstrommotors eingesetzt werden. Gemäß der Figur 1
besteht die Relaisanordnung aus zwei Wechselkontakten 1, 2, einem gemeinsamen
Ruhekontakt 3, zwei Arbeitskontakten 12, 13, den beiden mit ihrem
ferromagnetischen Kern 6, 7 auf einem gemeinsamen ferromagnetischen
Joch 8 angeordneten Erregerspulen 4, 5, dem labil gelagertem Anker
9 und den beiden Kontaktfedern 10, 11. Die beiden Wechselkontakte 1, 2
werden über den gemeinsamen Anker 9 und die beiden Kontaktfedern 10,
11 betätigt. Damit im Ruhezustand (kein Stromfluß in den beiden Erregerspulen
4, 5 und damit keine elektromagnetische Erregung des aus Erregerspule
4 bzw. 5, ferromagnetischer Kern 6 bzw. 7 und ferromagnetisches
Joch 8 gebildeten magnetischen Kreises) eine möglichst hohe (aus der Federkraft
der Kontaktfedern 10, 11 resultierende) Kontaktkraft zwischen den
beiden Wechselkontakten 1, 2 und dem gemeinsamen Ruhekontakt 3 auftritt,
darf der Anker 9 keine nennenswerte Gegenkraft auf die beiden Kontaktfedern
10, 11 ausüben; daher wird der Anker 9 labil mit mechanischem
Spiel zwischen den Kontaktfedern 10, 11 gelagert.The relay arrangement with an unstable armature is intended to implement the polarity reversal function
one example for operating the sunroof of a motor vehicle
used DC motor are used. According to FIG. 1
the relay arrangement consists of two
Gemäß der Figur 2 wird je nach Stromfluß in einer der beiden Erregerspulen
4 bzw. 5 infolge eines Ansteuersignals AS durch die hieraus resultierende
elektromagnetische Erregung des aus dieser Erregerspule 4 bzw. 5, dem ferromagnetischen
Kern 6 bzw. 7 und dem ferromagnetischen Joch 8 gebildeten
magnetischen Kreises einer der beiden Wechselkontakte 1 bzw. 2 vom
gemeinsamen Ruhekontakt 3 zum korrespondierenden Arbeitskontakt 12
bzw. 13 gezogen, wodurch am Ausgang A der Relaisanordnung (an diesem
ist die induktive Last, bsp. der Gleichstrommotor angeschlossen) der gewünschte
Spannungspegel eingestellt wird. Die Betriebsspannung UB der Relaisanordnung
wird zwischen dem gemeinsamen Ruhekontakt 3 (bsp. mit
Bezugspotential GND verbunden) und dem Arbeitskontakt 12 bzw. 13 (bsp.
mit positiver Versorgungsspannung + verbunden) angelegt.According to FIG. 2, depending on the current flow in one of the two
Gemäß der Figur 3 wird im Ruhezustand der Relaisanordnung zur Gewährleistung
einer definierten geringfügigen (unterhalb der Ansprechschwelle der
Relaisanordnung liegenden) elektromagnetischen Erregung und damit einer
definierten Vorgabe der wirksamen Ankerkraft (und damit einer definierten
Vorgabe der Stellung des Ankers) eine gepulste Ansteuerung einer der beiden
Erregerspulen 4 bzw. 5 vorgenommen. Die Bestromung dieser Erregerspule
4 bzw. 5 mit einem bestimmten Ruhezustand-Erregerstrom erfolgt
über eine als Transistorstufe 14 ausgebildete Treiberstufe, die beispielsweise
in Emitter-Grundschaltung ausgeführt ist. Die gepulste Ansteuerung der
Transistorstufe 14 und damit der Erregerspule 4 bzw. 5 wird mittels eines
Pulsgenerators 17 vorgenommen, dessen (bsp. pulsweitenmodulierte) Ausgangssignal
ein bestimmtes Tastverhältnis (und damit ein bestimmtes Verhältnis
von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit der Transistorstufe 14) generiert;
das Tastverhältnis wird bsp. von einem Mikrocontroller unter Berücksichtigung
der auf die Stromstärke des Ruhezustand-Erregerstroms und somit auf
die wirksame Ruhezustand-Ankerkraft wirkenden Einflußfaktoren aktuelle
Betriebsspannung UB der Betriebsspannungsquelle 15 und Widerstandswert
Ri des Innenwiderstands 16 der bestromten Erregerspule 4 bzw. 5 vorgegeben.According to FIG. 3, in the idle state of the relay arrangement, in order to ensure a defined slight (below the response threshold of the relay arrangement) electromagnetic excitation and thus a defined specification of the effective armature force (and thus a defined specification of the position of the armature), pulsed activation of one of the two excitation coils is carried out 4 or 5. The energization of this
Beispielsweise können bei einer Relaisanordnung mit den Kennwerten:
- Ankermasse: mA = 1,2 g,
- Schließkraft im Ruhezustand: Fs = 500 mN,
- Ankerkraftsteilheit (im Ruhezustand): sA = 10 N/A,
- Innenwiderstand der Erregerspule: Ri = 110 Ω,
- Nominale Betriebsspannung: UB = 13 V,
- Armature mass: m A = 1.2 g,
- Closing force at rest: F s = 500 mN,
- Anchor force gradient (at rest): s A = 10 N / A,
- Internal resistance of the excitation coil: R i = 110 Ω,
- Nominal operating voltage: U B = 13 V,
Klappergeräusche des Ankers bis zum Beschleunigungswert a durch eine Ruhezustands-Ankerkraft
(Ruheerregung)
Bei kontinuierlicher Ansteuerung der Relaisanordnung ergibt sich der Erregerstrom
zu
Für den Fall einer gepulsten Ansteuerung der Relaisanordnung ergibt sich
ein Tastverhältnis TV bzw. eine prozentuale Einschaltdauer Tein von
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
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---|---|---|---|---|
WO2011109036A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | Eaton Corporation | Thermally managed electromagnetic switching device |
DE102017102637A1 (en) | 2017-02-10 | 2018-08-16 | Pilz Gmbh & Co. Kg | Circuit arrangement for operating at least one relay |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4122704A1 (en) * | 1991-07-09 | 1993-01-21 | Siemens Ag | ELECTROMAGNETIC RELAY |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH363091A (en) * | 1957-03-06 | 1962-07-15 | Veltechna Narodni Podnik | Electromagnetic toggle relay for direct current with locked contact positions |
US4922363A (en) * | 1985-10-17 | 1990-05-01 | General Electric Company | Contactor control system |
US4893102A (en) * | 1987-02-19 | 1990-01-09 | Westinghouse Electric Corp. | Electromagnetic contactor with energy balanced closing system |
US5267120A (en) * | 1987-05-04 | 1993-11-30 | Digital Appliance Controls, Inc. | Relay control apparatus |
JPH03164912A (en) * | 1989-11-24 | 1991-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | Driving device for duty solenoid valve |
US5224014A (en) * | 1990-06-29 | 1993-06-29 | Robertshaw Controls Company | Electrically operated control device and system for an appliance and methods of making the same |
US5539608A (en) * | 1993-02-25 | 1996-07-23 | Eaton Corporation | Electronic interlock for electromagnetic contactor |
US5687050A (en) * | 1995-07-25 | 1997-11-11 | Ficht Gmbh | Electronic control circuit for an internal combustion engine |
US5774323A (en) * | 1995-10-31 | 1998-06-30 | Eaton Corporation | Detection of contact position from coil current in electromagnetic switches having AC or DC operated coils |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4122704A1 (en) * | 1991-07-09 | 1993-01-21 | Siemens Ag | ELECTROMAGNETIC RELAY |
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