EP1441371A2 - Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines durch eine Magnetspulenanordnung fliessenden, durch Taktung geregelten Spulenstroms. - Google Patents

Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines durch eine Magnetspulenanordnung fliessenden, durch Taktung geregelten Spulenstroms. Download PDF

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EP1441371A2
EP1441371A2 EP03028815A EP03028815A EP1441371A2 EP 1441371 A2 EP1441371 A2 EP 1441371A2 EP 03028815 A EP03028815 A EP 03028815A EP 03028815 A EP03028815 A EP 03028815A EP 1441371 A2 EP1441371 A2 EP 1441371A2
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EP
European Patent Office
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current
voltage
circuit device
switching
coil arrangement
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EP03028815A
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Otto Dr.-Ing. Szenn
Walter Ing. Suchy
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Festo SE and Co KG
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Festo SE and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • 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
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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
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current

Definitions

  • the invention relates to a circuit device for generation one flowing through a magnet coil arrangement, through Timing regulated coil current, with switching means for switching from an initially higher starting current after a predeterminable suit duration to a lower holding or Operating current.
  • Such a, for example known from DE 29715925 U1 Circuit device is used for example in solenoid valves for safe triggering of the switching process by a higher starting current, then to a lower one Holding current is switched to save energy and the To keep warming as low as possible.
  • the holding current is then regulated by clocking to a predetermined value, the ensures that the desired switching state is obtained remains. This is not a problem as long as that Supply voltage does not drop too much.
  • a drop in Supply voltage can first be changed by changing the duty cycle the clocked voltage can be compensated. However, this only lasts until the duty cycle 1 is reached so that the supply voltage is then direct and is not clocked. If the supply voltage drops further the current then decreases. For example even with relatively short current fluctuations lead to the anchor drops and the switching state turns into undesirable Way changes. Then reaches the supply voltage again their original value, this is usually not enough to tighten the armature again, since only on the holding current is regulated.
  • An object of the present invention is to provide a to create such circuit device that not only critical conditions are detected more reliably, but the additional ones automatic countermeasures to prevent deactivation initiates the solenoid assembly.
  • This object is achieved in that a Frequency detection stage for monitoring the current control signal for the magnetic coil arrangement and for switching over the higher starting current or the higher starting current underlying higher voltage with no frequency signal is provided.
  • the advantages of the circuit device according to the invention exist especially in that by monitoring the presence of a frequency signal directly falling below the current regulated to a certain value is reliably detected can be, whereby all influencing factors, which are in the make known voltage monitoring negative, automatically are taken into account.
  • a frequency detection level can be made in a simple design with high accuracy because they are only two states, namely the existence or detect the absence of a frequency got to.
  • By switching to the higher starting current or a higher voltage if there is no frequency signal can prevent the armature of the magnet coil arrangement from falling off become. Should nevertheless occur in the event of a sudden drop in voltage the magnet coil arrangement are deactivated, so it automatically again by the higher then present Starting current switched on again.
  • the switching means expediently have a switching to the lower holding or operating current of a predeterminable period of time or are associated with one. This allows the duration of the initial higher starting current can be set as desired.
  • the output of the frequency detection stage is with a switch input the switching means connected to by a no frequency signal generated switching signal immediately make the switch to the higher starting current can.
  • the current control signal monitored by the frequency detection stage is expediently the control signal for a driver or final stage of the magnet coil arrangement.
  • the frequency detection stage advantageously has a switchover to the higher starting current or the higher Voltage after a predeterminable period of time from the absence first timing element triggering frequency signals. This prevents very short voltage drops, which generally does not yet cause the magnet armature to fall off of the magnet coil arrangement already lead to the switchover trigger on the higher starting current.
  • the frequency detection stage has a switchover to the lower holding or operating current Reinstalling the timing delaying second timer. This guarantees the secure tightening of the magnet armature after one Under current state.
  • a circuit can be very simple and be implemented inexpensively and also integrated, in particular if the comparator (s) as an amplifier, preferably are designed as operational amplifiers.
  • an optical and / or acoustic Notification device for reporting a suspension of the timing provided to alert the operator to the malfunction occurring close.
  • Fig. 1 In the block diagram shown in Fig. 1 is a known one Circuit device for reducing the holding current during operation a magnet coil arrangement 10 within a bordered Area 11 shown.
  • the magnet coil arrangement 10 is it for example the solenoid of a solenoid valve, around a relay coil, a motor coil of a DC motor, a stepper motor or a linear motor.
  • a controller 12 generates a pulse width modulated output signal to control an output stage or driver stage 13 for the Magnet coil arrangement 10.
  • a current measuring resistor 14 is connected, the Measured value as actual current-dependent voltage at a summation point 15 is supplied.
  • a switching stage 16 performs this Summation point 15 as the current setpoint is either the starting current for the magnet coil arrangement 10 predetermined target voltage Among other things, or one that specifies the holding or operating current Target voltage Uh too.
  • the controller 12 is dependent the control deviation the duty cycle of its pulse width modulated Output voltage on.
  • the controller 12 By a switch-on signal E applied to switch-on input 17 the controller 12 is switched on and generates on the output side a pulse width modulated voltage signal Upwm, its duty cycle regulated in accordance with the applied target voltage Ua is that provided by the driver stage 13 Starting current for the magnet coil arrangement 10 is regulated. After a predetermined period of time, the safe tightening the armature of the solenoid assembly 10 ensures switched to the lower target voltage Uh, which accordingly to a lower regulated holding or operating current leads, which is sufficient to the magnet coil arrangement in the keep excited or switched state.
  • the regulated holding or This keeps the operating current at the intended setpoint that the duty cycle changes. This change is only so when the operating voltage drops possible until the duty cycle 1 is reached, which means that the full operating voltage is not clocked at the Magnetic coil assembly 10 is present.
  • the operating voltage drops then still further, the holding or Operating current drop below its set point and there is then there is the risk that the magnet armature of the magnet coil arrangement 10 drops. This can happen with relatively short-term Voltage dips or fluctuations occur. If the Operating voltage then rises again, the holding or operating current is reset to its setpoint, However, this is not enough, the dropped armature to bring it back into its operating position.
  • a frequency detection stage 18 is provided. This constantly monitors the pulse width modulated voltage signal Upwm at the output of controller 12 thereupon whether still there is a clocking or frequency. If this is no longer the case If this is the case, it is imperative to fall below the Close the holding or operating current below its setpoint, which may already cause the armature to drop of the magnet coil arrangement 10 or shortly will lead.
  • the frequency detection stage 18 therefore generates in in this case an output-side switching signal Us, which in the Switching stage 16 for switching to the higher target voltage Among other things leads.
  • the frequency detection stage 18 serving as an undercurrent detector is shown as a detailed circuit example.
  • a first capacitor 19 is constantly charged by the operating voltage U B via a first charging resistor 20.
  • the capacitor voltage is present at the inverting input of a first operational amplifier 21.
  • a fixed comparison voltage U 1 is present at the non-inverting input of the operational amplifier 21.
  • the pulse-width modulated voltage signal Upwm at the output of the controller 12 is applied to the capacitor 19 via a first discharge diode 22 such that it can be discharged during the signal pauses of the pulse-width-modulated voltage signal Upwm.
  • the second operational amplifier 21 corresponds to a second one built circuit arrangement downstream, the off a second capacitor 23, a second charging resistor 24, a second operational amplifier 25 and a second Discharge diode 26 exists. While on the first circuit arrangement the pulse width modulated voltage signal Upwm is is the output signal Uop1 to the second circuit arrangement of the first operational amplifier 21. The output signal of the second operational amplifier 25 forms that Switching signal Us for the switching stage 16.
  • the first capacitor 17 regularly discharged via the first discharge diode 22, so that the output voltage Uop1 of the first operational amplifier 21 high.
  • the second discharge diode 24 is thereby blocked, and the second capacitor 23 is through the second charging resistor 24 charged so that the output voltage of the second operational amplifier 25, that is Switching signal Us, becomes zero.
  • the pulse-width-modulated voltage signal Upwm no longer has a switching frequency or clocking, but is a continuous signal which is above the comparison voltage U 1 .
  • the first discharge diode 22 is thereby blocked, and the first capacitor 19 is charged via the first charging resistor 20 with a certain time constant.
  • the first operational amplifier 21 used as a comparator switches over, so that its output signal Uop1 becomes zero.
  • the second discharge diode 26 can now discharge the second capacitor 23, so that the second operational amplifier 25 also switches over and the output signal now present as the switching signal Us can switch over to the higher starting current or the higher desired voltage Ua.
  • the first circuit arrangement consisting of components 19 to 22 practically acts as a timing element which, after no clocking of the voltage signal Upwm, causes the switchover to the higher starting current only after a time delay t1.
  • the second, from the Components 23 to 26 existing circuitry are also eliminated or be replaced by an inverter.
  • the frequency detection stage 18 can of course also can be realized digitally, for example by two digital ones Time or delay elements.
  • an additional optical and / or acoustic signaling device for reporting a inadmissible undercurrent or to report an interruption the timing of the pulse width modulated voltage signal Upwm be provided.
  • This notification device can, for example by the switching signal Us or by the voltage Uop1 turned on at the output of the first operational amplifier 21 become.

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Abstract

Es wird eine Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines durch eine Magnetspulenanordnung (10) fließenden, durch Taktung geregelten Spulenstroms vorgeschlagen, die mit Umschaltmitteln (16) zur Umschaltung von einem anfänglich höheren Anzugsstrom nach einer vorgebbaren Anzugszeitdauer auf einen niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom aufweist. Eine Frequenzdetektionsstufe (18) dient zur Überwachung des Stromsteuersignals (Upwm) für die Magnetspulenanordnung und zur Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom oder die dem höheren Anzugsstrom zugrunde liegende höhere Spannung bei ausbleibendem Frequenzsignal. Hierdurch kann mit einfachen Mitteln sowohl ein Unterstrom sicher erkannt als auch Maßnahmen für den sicheren Weiterbetrieb der Magnetspulenanordnung (10) getroffen werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines durch eine Magnetspulenanordnung fließenden, durch Taktung geregelten Spulenstroms, mit Umschaltmitteln zur Umschaltung von einem anfänglich höheren Anzugsstrom nach einer vorgebbaren Anzugszeitdauer auf einen niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom.
Eine derartige, beispielsweise aus der DE 29715925 U1 bekannte Schaltungsvorrichtung dient beispielsweise bei Magnetventilen zum sicheren Auslösen des Schaltvorgangs durch einen höheren Anzugsstrom, wobei anschließend auf einen niedrigeren Haltestrom umgeschaltet wird, um Energie zu sparen und die Erwärmung möglichst gering zu halten. Der Haltestrom wird dann durch Taktung auf einen vorgegebenen Wert geregelt, der sicherstellt, dass der gewünschte Schaltzustand erhalten bleibt. Dies stellt auch so lange kein Problem dar, als die Versorgungsspannung nicht zu sehr absinkt. Ein Absinken der Versorgungsspannung kann zunächst durch Verändern des Tastverhältnisses der getakteten Spannung kompensiert werden. Dies geht allerdings nur so lange, bis das Tastverhältnis 1 erreicht wird, sodass die Versorgungsspannung dann direkt und ungetaktet anliegt. Bei weiterem Absinken der Versorgungsspannung nimmt der Strom dann ab. Dies kann beispielsweise schon bei relativ kurzen Stromschwankungen dazu führen, dass der Anker abfällt und der Schaltzustand sich in unerwünschter Weise ändert. Erreicht die Versorgungsspannung dann wieder ihren ursprünglichen Wert, so reicht dies gewöhnlich nicht zum erneuten Anziehen des Ankers aus, da nur auf den Haltestrom geregelt wird.
Um derartige Störungen zu erkennen, wurde bisher üblicherweise die Versorgungsspannung überprüft und bei Absinken unter einen vorgebbaren Grenzwert eine Meldeeinrichtung aktiviert. Nachteilig an einer solchen Überprüfung ist das ungenaue Messverfahren, wobei darüber hinaus der Spulenstrom nicht ausschließlich nur von der Versorgungsspannung, sondern unter anderem auch vom Spulenwiderstand, der Spulentemperatur usw. abhängig ist. Dies führt zu häufigen unnötigen Alarm- und Meldesignalen, das heißt, derartige Meldungen sind unzuverlässig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine derartige Schaltungsvorrichtung zu schaffen, die nicht nur kritische Zustände sicherer detektiert, sondern die zusätzlich automatische Gegenmaßnahmen zur Verhinderung einer Deaktivierung der Magnetspulenanordnung einleitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Frequenzdetektionsstufe zur Überwachung des Stromsteuersignals für die Magnetspulenanordnung und zur Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom oder die dem höheren Anzugsstrom zugrunde liegende höhere Spannung bei ausbleibendem Frequenzsignal vorgesehen ist.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung bestehen insbesondere darin, dass durch Überwachung des Vorhandenseins eines Frequenzsignals direkt das Unterschreiten des auf einen bestimmten Wert geregelten Stroms sicher erkannt werden kann, wodurch alle Einflussgrößen, die sich bei der bekannten Spannungsüberwachung negativ bemerkbar machen, automatisch berücksichtigt sind. Eine Frequenzdetektionsstufe kann in einfacher Bauweise bei hoher Genauigkeit hergestellt werden, da sie lediglich zwei Zustände, nämlich das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Frequenz detektieren muss. Durch die Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom bzw. eine höhere Spannung bei ausbleibendem Frequenzsignal kann ein Abfallen des Ankers der Magnetspulenanordnung verhindert werden. Sollte dennoch bei plötzlichem Spannungsabfall die Magnetspulenanordnung deaktiviert werden, so wird sie automatisch wieder durch den dann vorliegenden höheren Anzugsstrom wieder eingeschaltet.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Schaltungsvorrichtung möglich.
Die Umschaltmittel besitzen zweckmäßigerweise ein die Umschaltung auf den niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom nach einer vorgebbaren Zeitdauer vornehmendes Zeitglied oder sind mit einem solchen verbunden. Hierdurch kann die Dauer des anfänglich höheren Anzugsstroms wunschgemäß eingestellt werden.
Der Ausgang der Frequenzdetektionsstufe ist mit einem Umschalteingang der Umschaltmittel verbunden, um durch ein bei ausbleibendem Frequenzsignal erzeugten Schaltsignal unmittelbar die Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom vornehmen zu können.
Das durch die Frequenzdetektionsstufe überwachte Stromsteuersignal ist zweckmäßigerweise das Steuersignal für eine Treiber- oder Endstufe der Magnetspulenanordnung.
Die Frequenzdetektionsstufe besitzt in vorteilhafter Weise ein die Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom oder die höhere Spannung nach einer vorgebbaren Zeitdauer ab dem Ausbleiben von Frequenzsignalen auslösendes erstes Zeitglied. Hierdurch wird verhindert, dass sehr kurze Spannungseinbrüche, die im Allgemeinen noch nicht zum Abfallen des Magnetankers der Magnetspulenanordnung führen, bereits die Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom auslösen.
Weiterhin besitzt die Frequenzdetektionsstufe ein die Umschaltung auf den niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom nach Wiedereinsetzen der Taktung verzögerndes zweites Zeitglied. Dies garantiert den sicheren Anzug des Magnetankers nach einem Unterstromzustand.
In einer vorteilhaften schaltungsmäßigen Ausgestaltung besteht das Zeitglied aus einem über einen Widerstand aufladbaren und durch das Frequenzsignal oder durch ein von diesem abgeleiteten Signal über eine Diode entladbaren Kondensator, dessen Spannung mit einer Festspannung mittels eines Vergleichers verglichen wird, wobei im Wesentlichen bei Erreichen der einen Spannung durch die andere Spannung ein Schaltsignal auslösbar ist. Eine solche Schaltung kann sehr einfach und kostengünstig realisiert und auch integriert werden, insbesondere wenn der oder die Vergleicher als Verstärker, vorzugsweise als Operationsverstärker ausgebildet sind.
Neben der Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom im Störfall ist zweckmäßigerweise noch eine optische und/oder akustische Meldevorrichtung zur Meldung eines Aussetzens der Taktung vorgesehen, um den Betreiber auf die auftretende Störung aufmerksam zu machen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Blockdarstellung der gesamten Schaltungsvorrichtung mit einer Frequenzdetektionsstufe und
Fig. 2
eine detaillierte Darstellung der Frequenzdetektionsstufe.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild ist eine bekannte Schaltungsvorrichtung zur Haltestromabsenkung beim Betrieb einer Magnetspulenanordnung 10 innerhalb eines umrandeten Bereichs 11 dargestellt. Bei der Magnetspulenanordnung 10 handelt es sich beispielsweise um die Magnetspule eines Magnetventils, um eine Relaisspule, eine Motorspule eines DC-Motors, eines Schrittmotors oder eines Linearmotors.
Ein Regler 12 erzeugt ein pulsweitenmoduliertes Ausgangssignal zur Steuerung einer Endstufe bzw. Treiberstufe 13 für die Magnetspulenanordnung 10. Im Stromkreis der Magnetspulenanordnung 10 ist ein Strommesswiderstand 14 geschaltet, dessen Messwert als Stromistwert-abhängige Spannung einem Summationspunkt 15 zugeführt ist. Eine Umschaltstufe 16 führt dem Summationspunkt 15 als Stromsollwert entweder eine den Anzugsstrom für die Magnetspulenanordnung 10 vorgebende Sollspannung Ua oder eine den Halte- oder Betriebsstrom vorgebende Sollspannung Uh zu. Der Regler 12 stellt in Abhängigkeit der Regelabweichung das Tastverhältnis seiner pulsweitenmodulierten Ausgangsspannung ein.
Durch ein am Einschalteingang 17 angelegtes Einschaltsignal E wird der Regler 12 eingeschaltet und erzeugt ausgangsseitig ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal Upwm, dessen Tastverhältnis entsprechend der angelegten Sollspannung Ua so geregelt wird, dass durch die Treiberstufe 13 ein vorgesehener Anzugsstrom für die Magnetspulenanordnung 10 geregelt wird. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer, die das sichere Anziehen des Ankers der Magnetspulenanordnung 10 sicherstellt, wird auf die niedrigere Sollspannung Uh umgeschaltet, die entsprechend zu einem niedrigeren geregelten Halte- oder Betriebsstrom führt, der ausreicht, um die Magnetspulenanordnung im erregten bzw. geschalteten Zustand zu halten.
Sinkt die Betriebsspannung, so kann der geregelte Halte- oder Betriebsstrom dadurch auf dem vorgesehenen Sollwert gehalten werden, dass sich das Tastverhältnis verändert. Diese Veränderung ist jedoch bei absinkender Betriebsspannung nur so lange möglich, bis das Tastverhältnis 1 erreicht ist, was bedeutet, dass die volle Betriebsspannung ungetaktet an der Magnetspulenanordnung 10 anliegt. Sinkt die Betriebsspannung dann noch weiter, so muss konsequenterweise der Halte- oder Betriebsstrom unter seinen Sollwert absinken, und es besteht dann die Gefahr, dass der Magnetanker der Magnetspulenanordnung 10 abfällt. Dies kann schon bei relativ kurzzeitigen Spannungseinbrüchen oder -schwankungen geschehen. Wenn die Betriebsspannung dann wieder ansteigt, so wird zwar der Halte- oder Betriebsstrom wieder auf seinen Sollwert eingestellt, dieser reicht jedoch nicht aus, den abgefallenen Magnetanker wieder in seine Betriebsstellung zu bringen.
Um auch nach Spannungsschwankungen und nach einem eventuellen Abfall des Magnetankers der Magnetspulenanordnung 10 diese wieder in ihren Betriebszustand zu versetzen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Frequenzdetektionsstufe 18 vorgesehen. Diese überwacht ständig das pulweitenmoduliert Spannungssignal Upwm am Ausgang des Reglers 12 daraufhin, ob noch eine Taktung bzw. Frequenz vorliegt. Ist dies nicht mehr der Fall, so lässt dies zwingend auf eine Unterschreitung des Halte- oder Betriebsstroms unter seinen Sollwert schließen, was möglicherweise bereits zu einem Abfall des Magnetankers der Magnetspulenanordnung 10 geführt hat oder in Kürze dazu führen wird. Die Frequenzdetektionsstufe 18 erzeugt daher in diesem Falle ein ausgangsseitiges Schaltsignal Us, das in der Umschaltstufe 16 zu einer Umschaltung auf die höhere Sollspannung Ua führt. Dadurch wird wiederum der höhere Anzugsstrom für die Magnetspulenanordnung 10 vorgegeben, durch den die Magnetspulenanordnung 10 wieder in ihren gewünschten Betriebszustand versetzt werden kann. Dies ist selbstverständlich nur dann möglich, wenn die Betriebsspannung wieder angestiegen ist, also wenn nur eine kurzzeitige Schwankung vorlag. Der höhere Anzugstrom wird solange vorgegeben, bis die Frequenzdetektionsstufe 18 wieder eine Taktung erkennt. Dann erfolgt wie beim ursprünglichen Einschalten nach einer gewissen Zeit oder sofort wieder eine Rückschaltung auf die niedrigere Sollspannung Uh.
In Fig. 2 ist die als Unterstromdetektor dienende Frequenzdetektionsstufe 18 als detailliertes Schaltungsbeispiel dargestellt. Ein erster Kondensator 19 wird über einen ersten Ladewiderstand 20 ständig von der Betriebsspannung UB geladen. Die Kondensatorspannung liegt dabei am invertierenden Eingang eines ersten Operationsverstärkers 21 an. Am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 21 liegt eine feste Vergleichsspannung U1 an. Das pulsweitenmodulierte Spannungssignal Upwm am Ausgang des Reglers 12 liegt über eine erste Entladediode 22 so am Kondensator 19 an, dass dieser in den Signalpausen des pulsweitenmodulierten Spannungssignals Upwm entladen werden kann.
Dem ersten Operationsverstärker 21 ist eine zweite entsprechend aufgebaute Schaltungsanordnung nachgeschaltet, die aus einem zweiten Kondensator 23, einem zweiten Ladewiderstand 24, einem zweiten Operationsverstärker 25 und einer zweiten Entladediode 26 besteht. Während an der ersten Schaltungsanordnung das pulsweitenmodulierte Spannungssignal Upwm liegt, ist an die zweite Schaltungsanordnung das Ausgangssignal Uop1 des ersten Operationsverstärkers 21 angelegt. Das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers 25 bildet das Schaltsignal Us für die Umschaltstufe 16.
Wenn die Stromregelung korrekt arbeitet, wird der erste Kondensator 17 regelmäßig über die erste Entladediode 22 entladen, sodass die Ausgangsspannung Uop1 des ersten Operationsverstärkers 21 hoch liegt. Die zweite Entladediode 24 ist dadurch gesperrt, und der zweite Kondensator 23 ist durch den zweiten Ladewiderstand 24 aufgeladen, sodass die Ausgangsspannung des zweiten Operationsverstärkers 25, also das Schaltsignal Us, zu null wird.
Wenn kein genügend großer Halte- oder Betriebsstrom durch Absinken der Betriebsspannung mehr geregelt werden kann, besitzt das pulsweitenmodulierte Spannungssignal Upwm keine Schaltfrequenz bzw. Taktung mehr, sondern ist ein Dauersignal, das über der Vergleichsspannung U1 liegt. Die erste Entladediode 22 ist dadurch gesperrt, und der erste Kondensator 19 wird über den ersten Ladewiderstand 20 mit einer bestimmten Zeitkonstanten aufgeladen. Nach einer in Abhängigkeit dieser Zeitkonstante stehenden Ladezeit t1 schaltet der als Komparator eingesetzte erste Operationsverstärker 21 um, sodass sein Ausgangssignal Uop1 zu null wird. Die zweite Entladediode 26 kann nunmehr den zweiten Kondensator 23 entladen, sodass auch der zweite Operationsverstärker 25 umschaltet und das jetzt anliegende Ausgangssignal als Schaltsignal Us die Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom bzw. die höhere Sollspannung Ua bewirken kann. Durch diese Ladezeit t1 wirkt die aus den Bauteilen 19 bis 22 bestehende erste Schaltungsanordnung praktisch als Zeitglied, das nach Ausbleiben einer Taktung des Spannungssignals Upwm erst nach einer Zeitverzögerung t1 die Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom bewirkt.
Nach Rückkehr in den geregelten Stromzustand ist das pulsweitenmodulierte Spannungssignal Upwm wieder getaktet, sodass der erste Kondensator 17 wieder durch die erste Entladediode 22 regelmäßig entladen wird. Dadurch schaltet der erste Operationsverstärker 21 wieder um, und die zweite Entladediode 26 wird gesperrt. Der zweite Kondensator 23 wird nun über den zweiten Ladewiderstand 24 mit einer zweiten Zeitkonstanten aufgeladen, bis nach einer Ladezeit t2 der zweite, als Komparator geschaltete Operationsverstärker 25 umschaltet, sodass das Schaltsignal Us wieder zu null wird und die Umschaltung auf den niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom erfolgt. Durch dieses um die Ladezeit t2 verzögerte Umschaltung verbleibt die Stromregelung noch während der Zeit t2 im höheren geregelten Zustand. Dies garantiert den sicheren Anzug des Magnetankers der Magnetspulenanordnung 10 nach einem Unterstromzustand. Auch die aus den Bauteilen 23 bis 26 bestehende zweite Schaltungsanordnung wirkt dadurch als Zeitglied mit der Verzögerungszeit t2.
Falls beispielsweise das verzögerte Umschalten vom höheren Anzugsstrom zum niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom nicht erforderlich oder gewünscht ist, so kann die zweite, aus den Bauteilen 23 bis 26 bestehende Schaltungsanordnung auch entfallen bzw. durch einen Inverter ersetzt werden.
Die Frequenzdetektionsstufe 18 kann selbstverständlich auch digital realisiert werden, also beispielsweise durch zwei digitale Zeit- oder Verzögerungsglieder.
In nicht dargestellter Weise kann auch zusätzlich eine optische und/oder akustische Meldevorrichtung zur Meldung eines unzulässigen Unterstroms bzw. zur Meldung eines Aussetzens der Taktung des pulsweitenmodulierten Spannungssignals Upwm vorgesehen sein. Diese Meldevorrichtung kann beispielsweise durch das Schaltsignal Us oder durch die Spannung Uop1 am Ausgang des ersten Operationsverstärkers 21 eingeschaltet werden.

Claims (10)

  1. Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines durch eine Magnetspulenanordnung fließenden, durch Taktung geregelten Spulenstroms, mit Umschaltmitteln zur Umschaltung von einem anfänglich höheren Anzugsstrom nach einer vorgebbaren Anzugszeitdauer auf einen niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenzdetektionsstufe (18) zur Überwachung des Stromsteuersignals (Upwm) für die Magnetspulenanordnung (10) und zur Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom oder die dem höheren Anzugsstrom zugrunde liegende höhere Spannung bei ausbleibendem Frequenzsignal vorgesehen ist.
  2. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel (16) ein die Umschaltung auf den niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom nach einer vorgebbaren Zeitdauer vornehmendes Zeitglied besitzen oder mit diesem verbunden sind..
  3. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Frequenzdetektionsstufe (18) mit einem Umschalteingang der Umschaltmittel (16) verbunden ist.
  4. Schaltungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachte Stromsteuersignal das Steuersignal für eine Treiber- oder Endstufe (13) der Magnetspulenanordnung (10) ist.
  5. Schaltungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzdetektionsstufe (18) eine die Umschaltung auf den höheren Anzugsstrom oder höhere Anzugsspannung nach einer vorgebbaren Zeitdauer (t1) ab dem Ausbleiben von Frequenzsignalen auslösendes erstes Zeitglied (19 - 22) besitzt.
  6. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzdetektionsstufe (18) ein die Umschaltung auf den niedrigeren Halte- oder Betriebsstrom nach Wiedereinsetzen der Taktung verzögerndes zweites Zeitglied (23 - 26) besitzt.
  7. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitglied (19 - 22; 23 - 26) aus einem über einen Widerstand (20; 24) aufladbaren und durch das Frequenzsignal (Upwm) über eine Diode (22; 26) entladbaren Kondensator (19; 23) besteht, dessen Spannung mit einer Festspannung (U1; U2) mittels eines Vergleichers (21; 25) verglichen wird, wobei im Wesentlichen bei Erreichen der einen Spannung durch die andere Spannung ein Schaltsignal auslösbar ist.
  8. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleicher (21; 25) als Verstärker, insbesondere Operationsverstärker ausgebildet ist.
  9. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitglied als digitales Zeitglied ausgebildet ist.
  10. Schaltungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische und/oder akustische Meldevorrichtung zur Meldung eines Aussetzens der Taktung vorgesehen ist.
EP03028815A 2003-01-25 2003-12-15 Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines durch eine Magnetspulenanordnung fliessenden, durch Taktung geregelten Spulenstroms. Withdrawn EP1441371A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10302988A DE10302988B3 (de) 2003-01-25 2003-01-25 Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines durch eine Magnetspulenanordnung fließenden, durch Taktung geregelten Spulenstroms
DE10302988 2003-01-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
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