EP1109178A2 - Verfahren zum Schalten einer induktiven Last - Google Patents
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- EP1109178A2 EP1109178A2 EP00127553A EP00127553A EP1109178A2 EP 1109178 A2 EP1109178 A2 EP 1109178A2 EP 00127553 A EP00127553 A EP 00127553A EP 00127553 A EP00127553 A EP 00127553A EP 1109178 A2 EP1109178 A2 EP 1109178A2
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- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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- H01H2047/008—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current with a drop in current upon closure of armature or change of inductance
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- H01H47/04—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current
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- H01H47/32—Energising current supplied by semiconductor device
- H01H47/325—Energising current supplied by semiconductor device by switching regulator
Definitions
- the invention relates to a method for switching an inductive Load, especially an inductive load with movable Share which a switching voltage can be supplied.
- the invention relates to a circuit arrangement to carry out the procedure.
- this load is usually supplied with a constant switching voltage, that occur during a time interval between a and there is a switch-off time at the load.
- the present invention is therefore based on the object to specify a method of the type mentioned at the outset which Shortened switching time for switching the inductive load enables.
- a circuit arrangement must be specified which is suitable for carrying out the method.
- An embodiment of the invention according to that specified in claim 2 Measures result in a lower energy requirement with switched inductive load and accelerates switch-off processes.
- the invention is particularly in digital output units for programmable logic controllers can be used.
- Essential components of the circuit arrangement according to FIG. 1 are a sensor unit 1, which is provided for the detection of the change in a load current 11, a controllable switch 3 in the form of a MOSFET switch and a voltage generation unit 4.
- a DC supply voltage 5 can be supplied to the voltage generation unit 4 , from which the voltage generating unit 4 generates 6 switching voltages depending on a control signal 6 generated by the sensor unit 1 and supplied to the voltage generating unit 4.
- two switching voltages are provided, a maximum voltage of 48 VDC and a holding voltage of 16 VDC, which are generated from a supply voltage of 24 VDC.
- a control signal 9 can be fed to the controllable switch 3 via a control output 7 of a programmable logic controller and via potential-separating means 8, an activated control signal 9 closing the switch 3. This has the effect that a switching voltage 10 is supplied to the load 2 and the load current 11 flows through the load 2 via a ground connection M. Further components of the circuit arrangement such as storage choke 12, quenching element 13 and overvoltage protection device 14 are of no significance for the invention and therefore do not need to be explained in more detail.
- FIG. 2 in which current and voltage curves are shown.
- the load 2 (FIG. 1) is supplied with an abrupt maximum voltage Um, which, for. B. corresponds to twice the nominal load voltage Un.
- This maximum voltage Um causes a rapid increase in a load current I.
- the sensor unit 1 detects a current shoulder Ss in the load current profile, which, for. B. caused by the movement of an anchor and the resulting change in flow.
- the sensor unit 1 then activates the control signal 6, as a result of which the voltage generating unit 4 at the time T1 suddenly reduces the switching voltage from the maximum voltage Um to a holding voltage Uh, which in a practical exemplary embodiment of the invention is two thirds of the nominal load voltage Un.
- the inductive load 2 Due to the increased switching voltage Um between times T0 and T1 and the reduced switching voltage Uh from time T1, on the one hand, the inductive load 2 is switched quickly and, on the other hand, the energy requirement during switched load 2 is reduced, with a holding current from time T2 in the steady state Ih flows through the load 2.
- the time interval is selected in accordance with the technical specifications in the data sheets of the inductive load to be switched so that it is ensured that the current shoulder Ss occurs within this predetermined time interval.
- the circuit arrangement according to FIG. 1 is to be modified such that a time interval monitoring unit is to be provided instead of the sensor unit 1.
- FIG. 3a shows one Switching voltage in the form of a DC voltage
- the Maximum voltage Um twice the nominal load voltage Un and the holding voltage Uh two thirds of this nominal load voltage Un is.
- Such a DC voltage with variable amplitude generates the voltage generating unit 4 ( Figure 1) that the switching voltage varies depending on the control signal 6.
- Figure 3b shows a clocked version, with one Time T3 is the DC component of the withstand voltage of two Third of the nominal load voltage with an alternating voltage corresponding amplitude and clock rate is achieved.
- Such a pulsating DC voltage with constant amplitude and variable pulse-pause ratio can advantageously be used as a switching voltage in a circuit arrangement shown in FIG. 4 for switching a plurality of inductive loads with movable parts.
- the control of only one output channel is shown in FIG.
- the same parts in Figures 4 and 1 are provided with the same reference numerals.
- a voltage generating unit 4 ' connects the maximum voltage Um (FIG. 3b) to the inductive load 2 via the controllable switch 3 and a sensor unit 1'.
- the sensor unit 1 In the event that the sensor unit 1 'detects a current shoulder and / or a predeterminable time interval has expired, the sensor unit 1' switches an AND logic element 14 to a pulse-pause signal 15, as a result of which the controllable switch 3 switches the maximum voltage Um in accordance with the Pulse-pause ratio (duty cycle) switches this pulse-pause signal on or off.
- This switching on or off of the maximum voltage Um in accordance with the duty cycle that can be predetermined by the sensor unit generates a constant component from time T3 (FIG. 3b), which corresponds to the holding voltage Uh (FIG. 3a).
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Abstract
Description
- Figur 1
- eine Schaltungsanordnung zum Schalten einer induktiven Last mit bewegbaren Teilen,
- Figur 2
- eine Darstellung von Strom- und Spannungsverläufen,
- Figur 3
- eine Darstellung von Schaltspannungen und
- Figur 4
- eine Schaltungsanordnung zum Schalten mehrerer induktiver Lasten.
Dem steuerbaren Schalter 3 ist über einen Steuerausgang 7 einer speicherprogrammierbaren Steuerung und über Potential trennende Mittel 8 ein Steuersignal 9 zuführbar, wobei ein aktiviertes Steuersignal 9 den Schalter 3 schließt. Dies bewirkt, dass eine Schaltspannung 10 der Last 2 zugeführt wird und der Laststrom 11 durch die Last 2 über einen Masseanschluss M abfließt. Weitere Bestandteile der Schaltungsanordnung wie Speicherdrossel 12, Löschglied 13 und Überspannungsschutzeinrichtung 14 sind für die Erfindung ohne Bedeutung und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.
Anstatt die Schaltspannung nach dem Erfassen der Stromschulter Ss auf die Haltespannung Uh zu reduzieren, kann man auch in der Art und Weise vorgehen, die Schaltspannung nach Ablauf eines vorgebbaren Zeitintervalls zu reduzieren. Das Zeitintervall wird entsprechend den technischen Angaben in den Datenblättern der zu schaltenden induktiven Last so gewählt, dass sichergestellt ist, dass die Stromschulter Ss innerhalb dieses vorgegebenen Zeitintervalls auftritt. Die Schaltungsanordnung nach Figur 1 ist in diesem Fall dahingehend zu modifizieren, dass anstatt der Sensoreinheit 1 eine Zeitintervall-Überwachungseinheit vorzusehen ist.
Eine Spannungserzeugungs-Einheit 4' schaltet über den steuerbaren Schalter 3 und eine Sensoreinheit 1' der induktiven Last 2 die Maximalspannung Um (Figur 3b) zu. Für den Fall, dass die Sensoreinheit 1' eine Stromschulter erkennt und/oder ein vorgebbares Zeitintervall abgelaufen ist, schaltet die Sensoreinheit 1' einem UND-Verknüpfungsglied 14 ein Puls-Pausen-Signal 15 zu, wodurch der steuerbare Schalter 3 die Maximalspannung Um entsprechend dem Puls-Pausen-Verhältnis (Tastverhältnis) dieses Puls-Pausen-Signals zu- oder abschaltet. Dieses Zu- oder Abschalten der Maximalspannung Um gemäß dem durch die Sensoreinheit vorgebbaren Tastverhältnis erzeugt einen Gleichanteil ab dem Zeitpunkt T3 (Figur 3b), welcher der Haltespannung Uh (Figur 3a) entspricht.
Claims (6)
- Verfahren zum Schalten einer induktiven Last (2), insbesondere einer induktiven Last mit bewegbaren Teilen, welcher eine Schaltspannung (Un, Um, Uh) zuführbar ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:a) sprungförmiges Aufschalten der Schaltspannung auf eine vorgebbare Maximalspannung (Um),b) sprungförmiges oder getaktetes Reduzieren der maximalen Schaltspannung (Um) auf eine Haltespannung (Uh) nach dem Erkennen einer Laststromschulter (Ss) und/oder nach Ablauf eines vorgebbaren Zeitintervalls.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltespannung (Uh) geringer als die Last-Nennspannung (Un) ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltspannung eine Gleichspannung mit variabler Amplitude oder eine pulsierende Gleichspannung mit konstanter Amplitude und variablem Puls-Pausen-Verhältnis (Tastverhältnis) ist.
- Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass Mittel (1) zur Erfassung der Laststromschulter (Ss) und/oder Mittel zur Vorgabe eines Zeitintervalls vorgesehen sind,dass diese Mittel (1) in Reihe zur Last (2) und zu einem steuerbaren Schalter (3) geschaltet sind,dass diese Mittel (1) mit Spannungserzeugungs-Mitteln (4) verbunden sind, welche eine Schaltspannung (Un, Um, Uh) erzeugen, die über den steuerbaren Schalter (3) der Last (2) zuführbar ist.
- Digitalausgabeeinheit für eine speicherprogrammierbare Steuerung mit einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, wobei durch eine CPU der speicherprogrammierbaren Steuerung dem steuerbaren Schalter (3) ein Steuersignal (6) zuführbar ist.
- Digitalausgabeeinheit nach Anspruch 5 mit mehreren Ausgangskanälen, wobei an jeden Kanaleine Last (2) über einen steuerbaren Schalter (3) anschließbar ist,Mittel (1) zur Erfassung der Laststromschulter (Ss) und/oder Mittel zur Vorgabe eines Zeitintervalls vorgesehen sind.
Applications Claiming Priority (4)
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