EP1302952A2 - Verfahren und Schaltung zur Erkennung der Ankerlage eines Elektromagneten - Google Patents
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- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
- H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
Definitions
- the invention relates to a method for detecting the anchor position an electromagnet, the one flowing through the coil Magnet current a magnetic voltage is generated and this magnetic voltage is compared with a reference voltage and determined a corresponding anchor position by this comparison becomes. Furthermore, the invention also relates to a Circuit for detecting the armature position of an electromagnet, the magnetic current flowing through the coil at a resistor leads to a magnetic voltage and this with a Reference voltage is compared in the comparator, where on a corresponding output signal at the output of the comparator can be tapped if the corresponding comparison condition in the comparator of magnetic voltage and reference voltage.
- Electromagnets are widely used in technology. For example, they are used as actuators for hydraulic valves and so on known. There are a variety of uses where it is important to ensure that the Anchor has tightened, which means that the anchor is in its end position has arrived. In a current-time diagram, this gives one characteristic course, as it is for example in Fig. 2 (instead of the current can serve the magnetic voltage) indicated is.
- the German patent application is in particular in the prior art 197 33 138 known.
- the magnetic current is converted into a voltage proportional to the current converted and the converted voltage differentiated.
- This differentiated magnetic voltage is with a threshold compared. This threshold is differentiated from the Magnetic voltage averaged.
- the invention has set itself the task of a method or a circuit for detecting the anchor position to make available an electromagnet, on the one hand works reliably and is not so expensive is like the solutions of the prior art.
- the characteristic current or voltage curve over time for the movement of an armature of an electromagnet is divided into three parts.
- the one through the coil flowing current breaks in when the armature reaches the end position so "switches".
- the anchor reaches its end position, so the current rises again to reach the holding current.
- tensions with each other compare as currents is usually referred to below by magnetic voltage or reference voltage spoken without want to limit the invention to this.
- the Interposition of a resistor the simple implementation of a variable current into a variable voltage, according to the Ohm's law. Because the magnetic voltage over time may exceed a maximum before reaching the anchor end position if the reference voltage is flattened accordingly Intersection point is generated which is the signal for reaching the anchor is used in the end position.
- the proposal according to the invention the untreated or only slightly treated magnetic voltage compared to a filtered one or flattened magnetic voltage as Reference voltage. Since the circuit designed in this way is not so is complex, it is also significantly less prone to failure and also inexpensive to manufacture.
- the submitted invention Concept of a dynamic limit curve method also allows the independence of the process from temperature influences or Magnet types because the reference voltage is not constant but in ratio to the magnetic voltage to be monitored derived from this is.
- a flattened magnetic voltage is used as the reference voltage proposed.
- the flattening can, for example achieved by using a low-pass filter as a filter become.
- the use of the low-pass filter cuts the high-frequency ones Shares of the magnetic field voltage.
- the so filtered Signal reacts slower than the source signal (magnetic voltage). If the magnetic voltage drops briefly, it cuts (over time) the reference voltage the magnetic voltage. Falling below the reference voltage can be caused by the subsequent electronics (for example a comparator) read out and for appropriate evaluation purposes (optical Signal, process monitoring and so on) can be used.
- a voltage divider can be provided to a corresponding reduction in the level of the reference voltage to reach under the magnetic voltage.
- the invention is explained schematically on the circuit arrangement according to FIG. 1.
- the input voltage U is applied to the magnet. 1
- the current flowing through the magnet 1 leads to a voltage drop across the shunt resistor 2. This voltage drop is referred to below as the magnetic voltage U M.
- a reference voltage U R is now generated from the magnetic voltage U M according to the invention.
- the filter 3 is designed as a low-pass filter and / or voltage divider and generates the reference voltage U R.
- the magnetic voltage U M and the reference voltage U R are applied to the comparator 4 at different inputs.
- the comparator 4 now compares the two characteristic curves U M and U R.
- the comparator 4 can advantageously be designed as an operational amplifier. According to the dimensioning of the filter, the two characteristics only intersect at the switch-on peak, which means when the armature reaches its end position.
- a holding member 7 and a reset 6 is provided.
- a voltage stabilization 5 becomes the comparator 4 and Reset 6 supplied.
- time interval II the current (and thus also the voltage) drops due to the mutual induction and the armature runs into its end position.
- the switching time i.e. the time at which the armature reaches its end position.
- time interval III there is again a current (and thus voltage) increase until the holding current.
- U M the voltage profile U B is indicated when the armature blocks. It is striking that the voltage drop, in particular in time interval II, does not exist for the voltage curve U B and there is therefore a characteristic difference.
- the derivative of the magnetic voltage is indicated with dU M / dt. This derivation is negative in the time interval II. This signal is used according to the relatively complicated solution of the prior art.
- FIG. 3 The solution according to the invention is shown in FIG. 3.
- a reference voltage U R is derived from the magnetic voltage U M.
- the time interval B is limited by the two intersections B 1 and B 2 of the reference voltage U R with the magnetic voltage U M. Within the time segment B, the reference voltage U R is greater than the magnetic voltage U M.
- the point in time A which characterizes the switching state or the reaching of the armature end position, is within the time interval B.
- the proposal according to the invention provides a reliable method for recognizing the end position of the armature, which functions reliably regardless of external influences.
- the output signal U out is present at the output.
- This output signal can be displayed optically, for example by providing an LED. It is also possible to supply the output signal U from a monitoring control which monitors the electromagnet and processes the signal accordingly digitally or analogously.
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Abstract
Description
- Fig. 1
- die erfindungsgemäße Schaltung als Blockschaltbild;
- Fig. 2
- ein U-t-Diagramm des Verlaufes der Magnetspannung unter Referenzspannung nach dem Stande der Technik und
- Fig. 3
- ein U-t-Diagramm der Magnetspannung gemäß der Erfindung.
Claims (11)
- Verfahren zur Erkennung der Ankerlage eines Elektromagneten, wobei von dem die Spule durchfließendem Magnetstrom eine Magnetspannung erzeugt wird und diese Magnetspannung mit einer Referenzspannung verglichen wird und durch diesen Vergleich eine entsprechende Ankerlage festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzspannung eine gefilterte, gegebenenfalls abgeflachte Magnetspannung verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung von der Magnetspannung durch einen Tiefpaßfilter als Filter erzeugt wird.
- Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung von der Magnetspannung durch einen Spannungsteiler erzeugt wird.
- Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt des Verlaufs der Referenzspannung und der Magnetspannung als Schaltsignal beziehungsweise Signal der Ankerlage ausgewertet wird.
- Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspannung unverändert oder kaum verändert mit der Referenzspannung verglichen wird.
- Schaltung zur Erkennung der Ankerlage eines Elektromagneten, wobei der durch die Spule fließende Magnetstrom an einem Widerstand zu einer Magnetspannung führt und diese mit einer Referenzspannung in einem Komparator verglichen wird, wobei an dem Ausgang des Komparators ein entsprechendes Ausgangssignal abgreifbar ist, wenn in dem Komparator die entsprechende Vergleichsbedingung von Magnetspannung und Referenzspannung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung (UR) in einem Filter (3) von der Mangetspannung (UM) durch eine Abflachung der Magnetspannung (UM) erzeugt wird.
- Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Komparator (4) ein Operationsverstärker dient.
- Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Komparators (4) ein Ausgangssignal (Uaus) dann abgreifbar ist, wenn sich der Verlauf von Referenzspannung (UR) und Magnetspannung (UM) schneiden.
- Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das Halten eines Schaltsignals als Ausgangssignal des Komparators (4) ein Halteglied (7) bzw. Flip-Flop und ein Reset (6) vorgesehen sind.
- Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter (3) ein Tiefpaßfilter und/oder Spannungsteiler vorgesehen ist.
- Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (Uaus) optisch angezeigt wird und/oder in eine Überwachungssteuerung eingespeist wird.
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