SE462245B - Anordning foer att styra eller reglera stroem som flyter genom en elektromagnetisk foerbrukare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 462 245 för framställning av anordningen. Med hänsyn till de kopp- lingstekniska åtgärderna gäller det härvid att skilja styr- ningen av ställelementströmmen från styrningen av polariteten hos denna ström. Detta åtskiljande uppnås därigenom, att en diagonal i en av fyra strömstyrorgan bestående bryggkoppling enbart omfattar den elektromagnetiska förbrukaren och att sedan en seriekoppling av ytterligare ett strömstyrorgan och mätmotståndet är inkopplat efter denna bryggkoppling.

Medelst en särskilt fördelaktig vidareutveckling av anord- ningen enligt uppfinningen blir det möjligt att godtyckligt ändra samordningen av det förutbestämda värdet för strömmen genom den elektromagnetiska förbrukaren med denna ström genom förbrukaren. Det blir härigenom möjligt att strömmen genom förbrukaren representerar en godtycklig. förutbestämdbar funk- tion av det förutbestämda värdet för denna ström.

Till följd av de i underkraven angivna åtgärderna är även för- delaktiga vidareutvecklingar och förbättringar av den i huvud- patentkravet angivna anordningen möjliga.

Uppfinningen beskrives närmare nedan i exempelform med ledning av åtföljande ritning. där fig 1 visar ett översiktsblock- schema för en utföringsform av anordningen enligt uppfin- ningen, fig 2 styrlogiken och anordningen för att styra och fastställa ställelementströmmen vid utföringsformen enligt fig 1. fig 3 anordningen för polaritetsstyrning vid utförings- formen enligt fig l och fig 4 såsom exempel en möjlig kurva över ställspänning som funktion av ställelementström av den art, som kan åstadkommas medelst utföringsformen enligt fig l.

Utföringsformerna hänför sig till anordningar för styrning och reglering av strömmen genom en elektromagnetisk förbrukare i förening med förbränningsmotorer.

Fig 1 visar ett översiktsblockschema för en utföríngsform av nämnda anordning. I denna fig l är en data- och/eller adress- buss för en digitalberäkningsenhet l betecknad med 10. en 10 15 20 25 30 35 3 462 245 digital-analogomvandlare med ll. en styrlogik med l2. en anordning för att styra och fastställa ställelementström med 13, en polaritetsstyranordning med 14 och ett elektromagne- tiskt ställelement med 15.

Digital-analogomvandlaren ll har till uppgift att till en analogspänning omvandla på den på data- och/eller att adress- bussledningen 10 uppträdande digitala informationen. För detta ändamål är omvandlaren ll förbunden med bussledningen 10. av vars signaler denna alstrar en utsignal. som i fig 1 är betecknad med bokstaven A och som hänför sig till ställspän- ningen UA.för det elektromagnetiska ställelementet 15.

Omvandlaren ll kan vara utformad på flera olika sätt, t ex med hjälp av i handeln tillgängliga integrerade kretsar. mot- ståndsnät osv. Detta utförande utgör ej föremål för uppfin- ningen och beskrives därför ej heller närmare. Styrlogiken 12 har till uppgift att på sådant sätt påverka anordningarna l3 och 14, att en mot ställspänningen U A genom ställelementet 15. För detta ändamål tillföres styr- svarande ström flyter logiken 12 dels utsignalen A från digital-analogomvandlaren och dels en signal för att fastställa ställelementström, som bildas av anordningen 13 och som i fig l är betecknad med bok- staven E. I beroende av dessa båda signaler alstrar styrlogi- ken 12 två utsignaler. nämligen å ena sidan polaritetssignalen och å andra sidan en styrsignal för ställelementström. Polari- tetssignalen är i fig l betecknad med bokstaven B. medan styr- signalen för ställström är betecknad med bokstaven D. Anord- ningen 13 för att styra och fastställa ställelementström har till uppgift att styra storleken av strömmen genom ställ- elementet 15 till bestämda börvärden och fastställa ärvärdet för den verkliga storleken av strömmen genom ställelementet 15. För detta ändamål pâverkas anordningen 13 med en insignal. som i fig 1 är betecknad med bokstaven C och som hänför sig till ställelementströmmen IC. Anordningen 13 tillföres vidare från styrlogiken 12 styrsignalen D för ställelement- ström. i beroende av vilken anordningen 13 styr storleken av strömmen genom ställelementet 15. Det av anordningen 13 fast- ställda ärvärdet för storleken av strömmen genom ställelemen- 10 15 20 25 30 35 tet 15 avger anordningen 13 i form av en signal E till styr- logiken 12. Anordningen 13 för att fastställa och styra ställ- elementström är sålunda förbunden med styrlogíken 12 via signalerna D och E. Anordningen 14 för polarítetsstyrning har till uppgift att styra riktningen för strömmen genom ställ- elementet 15. För detta ändamål är anordningen 14 förbunden med styrlogíken 12 via polaritetssignalen B. I beroende av polaritetssignalen B styr då anordningen 14 strömriktningen genom ställelementet 15. I beroende av riktningen för strömmen genom ställelementet 15 flyter denna ställelementström IC från anordningen 14 till anordningen 13. Denna signalförbin- delse är i fig 1 betecknad med bokstaven C. Hed styranord- ningen 14 är slutligen ställelementet 15 förbundet.

Fig 2 visar styrlogiken och anordningen för att styra och fastställa ställelementström vid utföringsformen enligt fig 1.

Den i fig 2 visade styrlogiken 12 omfattar en spänningsdelare av motstånd 20 och 21. en seriekoppling av motstånd 22-26. tre förkopplingsmotstånd 27-29. fyra operationsförstârkare 30-33. tre återkopplingsmotstånd 34-36 och tre dioder 37-39. Den i fig 2 visade anordningen 13 för att styra och fastställa ställelementström omfattar en av motstånd 40 och 41 bildad spänningsdelare jämte ett strömstyrorgan 42 och ett mätmot- stånd 43.

Den av de båda motstånden 20 och 21 bestående spänningsdelaren är å ena sidan förbunden med jord med den fria anslutningen på motståndet l och påverkas å andra sidan vid den fria anslut- ningen på motståndet 20 med signalen A. dvs med ställspän- ningen UA. Förbíndningspunkten mellan de båda motstånden 20 och 21 är förbunden med de positiva ingångarna på de båda för- stärkarna 30 och 31 och med den negativa ingången på förstär- karen 32. Den negativa ingången på förstärkaren 33 är via för- kopplíngsmotståndet 29 förbunden med förbindningspunkten mellan de båda motstånden 20 och 21. Seriekopplingen av mot- stånden 22-26 är å ena sidan förbunden med jord vid den fria anslutningen på motståndet 26 och å andra sidan vid den fria anslutningen på motståndet 22 förbunden med en referensspän- 10 15 20 25 30 35 5 462 245 ning UR. Förbindningspunkten för de båda motstånden 22 och 23 är via förkopplingsmotståndet 27 förbunden med den negativa ingången på förstärkaren 30. medan förbindningspunkten för de båda motstånden 23 och 24 i likhet härmed via förkopplingsmot- ståndet 28 är förbunden med den negativa ingången på förstär- karen 31. Förbindningspunkten för de båda motstånden 24 och 25 är direkt förbunden med den positiva ingången på förstärkaren 32, medan förbindníngspunkten för de båda motstånden 25 och 26 i likhet härmed är direkt förbunden med den positiva ingången på förstärkaren 33. Förbindníngspunkten för motstånden 27. 28 och 29 tillsammans med tillhörande förstärkare 30. 31 och 33 är via återkopplingsmotståndet 34 resp. 35 resp. 36 förbundna med en gemensam anslutningspunkt. Denna anslutningspunkt är i fig 2 betecknad med bokstaven E och motsvarar den i fig 1 visade signalen E. Utsignalerna från förstärkarna 30. 31 och 33 matas via dioderna 37, 38 resp. 39 även till en gemensam anslutningspunkt. som i fig 2 är betecknad med bokstaven D och motsvarar den i fig 1 visade signalen D. Utsignalen från för- stärkaren 32 tillföres en anslutningspunkt. som i fig 2 är betecknad med bokstaven B och som motsvarar polaritetssignalen B i fig l.

Den av de båda motstånden 40 och 41 bestående spänningsdelaren är å ena sidan förbunden med jord vid den fria anslutningen på motståndet 41 och å andra sidan vid den fria anslutningen på motståndet 40 med anslutningspunkten D. dvs påverkas med styr- signalen D. Med förbindningspunkten för motstånden 40 och 41 är basen i strömstyrorganet 42 förbunden. Emittern i detta strömstyrorgan 42 är å ena sidan förbunden med anslutnings- punkten E, dvs påverkas av signalen E. och å andra sidan via mätmotståndet 43 med jord. Kollektorn i strömstyrorganet 42 är förbunden med en anslutningspunkt. som i fig 2 är betecknad med bokstaven C och som påverkas av ställelementströmmen IC.

Verkningssättet för den i fig 2 visade kopplingsanordningen är baserad på omständigheten, att polaritetsomkopplingen och strömstyrningen är skilda från varandra. Signalen C i fig 2 hänför sig såsom redan framhållits till ställelementströmmen 10 15 20 25 30 35 462 245 IC. Denna flyter via strömstyrorganet 42 och mätmotståndet* 43 till jord. över mätmotståndet 43 uppträder därför en spän- ning, som är proportionell mot strömmen IC. Detta medför. att via motstånden 34, 35 resp. 36 spänningen vid de negativa íngângarna på förstärkarna 30. 31 och 33 är beroende av ström- men IC. Medelst seriekopplingen av motstânden 22, 26 instäl- les förstärkarna 30. 31 och 33 till inbördes lika områden.

Detta medför. att potentialerna vid de negativa ingångarna på förstärkarna 30 och 31 och vid den positiva ingången på för- stärkaren 33 är inbördes olika. Såsom redan framhållits. hän- för sig signalen A i fig 2 till ställspänningen UA. Denna ställspänning UA tillföres de positiva ingångarna på för- stärkarna 30 och 31 och den negativa ingången på förstärkaren 33. Totalt innebär detta. att förstärkarna 30, 31 och 33 jäm- för ställspänningen UA med en av strömmen IC beroende spänning och bildar en utsignal i beroende av skillnaden mellan dessa inspänningar. Eftersom förstärkarna 30. 31 och 33 till följd av seriekopplingen av motstånden 22-26 jämför inbördes olika spänningar med ställspänningen UA. bildar förstärkarna 30. 31 och 33 även inbördes olika utsignaler.

Dessa utsignaler kombineras logiskt med varandra medelst dioderna 37, 38 och 39 i form av en ELLER-koppling. vid kombinationspunkten för utsignalerna från förstärkarna 30. 31 det högsta värdet. Negativa utspänningar från förstärkarna 30. 31 och 33 undertryckes medelst dioderna 37, 38 och 39. Kombi- och 33 får sålunda endast den utspänning inverkan. som har nationssignalen från förstärkarna 30. 31 och 33 bestämmer nu ställelementströmmen IC via den av motstånden 40 och 41 bestående spänningsdelaren och strömstyrorganet 42. Opera- tionsförstärkaren 32 är kopplad såsom komparator och jämför ställspänningen UA med en via seriekopplingen av motstånden 22 och 26 fast förutbestämd spänning och omkopplar i beroende härav sin utsignal. Denna utsignal hänför sig till polaritets- signalen B i fig 2.

Sammanfattningsvis hänför sig kopplingsanordningen enligt fig 2 till en avlösningsregulator för ställelementströmmen IC. För detta ändamål mätes strömmen IC, jämföres med 10 15 20 25 30 35 7 462 245 förutbestämda värden och påverkas i beroende härav. Medelst de inbördes olika förutbestämda värdena är det möjligt att åtskilja olika områden för ställspänningen U och i beroende A av område åstadkomma olika samband mellan ställspänningen UA och strömmen IC och därmed så småningom åstadkomma avlös- ningsreglering.

Fig 3 visar polaritetsstyranordningen. som omfattar totalt fem spänningsdelare som består av motstånd 52 och 53, 55 och 56. 58 och 59, 61 och 62 och 64 och 65. fem strömstyrorgan. näm- ligen transistorer 54, 57. 60. 63 och 66. ett förkopplings- motstånd 50. ett strömstyrorgan 51 och det elektromagnetiska ställelementet 15. Räknat från batterispänningen Us bildar motstånden 52 och 53 tillsammans med kollektor-emitterstrâckan i transistorn 51 en seriekoppling. Samma koppling är uppbyggd medelst motstånden 58 och 59 jämte kollektor-emittersträckan i bildar S emitter-kollektorsträckan i transistorn 54 och kollektor- transistorn 57. Räknat från batterispänningen U -emittersträckan i transistorn 63 en seriekoppling. som emellertid ej sträcker sig till jord utan till en anslutnings- punkt C. Även emitter-kollektorsträckan i transistorn 60 och kollektor-emittersträckan i transistorn 66 bildar en serie- koppling. som befinner sig mellan batterispänningen US och anslutningspunkten C. Basen i transistorn 54 är förbunden med förbindingspunkten för motstånden 52 och 53 liksom även basen i transistorn 60 är förbunden med förbindningspunkten för motstånden 58 och 59. Basen i transistorn 63 är förbunden å ena sidan via motståndet 62 med anslutningspunkten C och å andra sidan via motståndet 61 med förbindningspunkten för transistorerna 60 och 66. På samma är att basen i transistorn 66 via motståndet 65 förbunden med anslutningspunkten C och vía motståndet 64 med förbindningspunkten för transistorerna 54 och 63. Basen i transistorn 57 är å ena sidan via motstån- det 56 förbunden med jord och å andra sidan via motståndet 55 med kollektorn i transistorn 51. Basen i transistorn 51 är via motståndet 50 förbunden med anslutningspunkten B. Ställelemen- tet 15 befinner sig mellan förbindningspunkterna för tran- sistorerna 54 och 63 och 60 och 66. Den i fig 3 med B beteck- 10 15 20 25 30 35 462 245 nade anslutningspunkten hänför sig till den redan omnämnda polaritetssignalen B. medan ställelementströmmen IC upp- träder vid den med C betecknade anslutningspunkten.

Den i fig 3 visade kopplingen har enbart till uppgift att styra riktningen för strömmen genom ställelementet 15. För detta ändamål tillföres den i fig 3 visade polaritetsstyr- anordningen 14 från styrlogiken 12 i fig 2 polaritetssignalen B, som antingen har positiv potential eller jordpotential. I det första fallet. dvs vid en positiv polaritetssignal B. är transistorerna 51. 54 och 66 ledande. medan transistorerna 57, 60 och 63 spärrar. Räknat från batterispänningen Us flyter härigenom en ström via transistorn 54, ställelementet 15 och transistorn 66 till anslutningspunkten C. I det andra fallet. dvs när polaritetssignalen B har jordpotential. är tran- sistorerna 57, 60 och 63 ledande, medan transistorerna 51. 54 och 66 spärrar. Härigenom flyter nu en ström från batterispän- ningen US via transistorn 60. ställelementet 15 och tran- sistorn 63 till anslutningspunkten C. I de båda anförda fallen flyter sålunda strömmar i olika riktning genom det elektromag- netiska ställelementet 15.

Sammanfattningsvis styres medelst styranordningen 14 rikt- ningen för strömmen genom ställelementet 15 i beroende av polaritetssignalen B. På strömmen genom ställelementet 15 har styranordningen 14 emellertid ej något inflytande.

Fig 4 visar en kurva för ställspänningen som funktion av ställelementström, som kan åstadkommas t ex medelst kopplings- anordningarna enligt fig 1. 2 och 3. Längs abskissan i dia- grammet är ställspänningen UA avsatt, medan ställelement- strömmen IC är avsatt längs ordinatan. Ställspänningen U A är uppdelad i tre områden. Av kurvan framgår, att inom dessa tre områden olika samband gäller mellan ställspänningen UA och strömmen IC. Vidare är ställspänningen UA uppdelad i en negativ och en positiv del, vilket innebär att strömmen genom ställelementet är negativ inom den negativa delen av spänningen U , dvs inom området I. Inom den positiva delen 10 15 20 25 30 35 245 9 462 av ställspänningen U är däremot strömmen genom ställelemen- tet positiv. dvs inom områdena II och III. Av diagrammet i fig 4 framgår sålunda, att en negativ ström flyter genom ställelementet inom området I av ställspänningen UA. Denna ström uppför sig härvid enligt kurvan inom området I. som inom detta område som exempel har jämförelsevis liten lutning. Inom områdena II och III flyter däremot en positiv ström genom ställelementet. Återigen förhåller sig strömmen som motsva- rande kurva inom det aktuella området. Härvid har kurvan inom området II större lutning än kurvan inom området I. medan kurvan inom området III har den största lutningen. åtskillna- II och III åstadkommes medelst förstärkarna 33, 31 och 30 i fig 2. De olika lutningarna hos den mellan de olika områdena I. kurvan inom de olika områdena uppnås medelst den återkopplande spänningsdelaren vid tillhörande operationsförstärkare. Om- kopplingen av polariteten från negativt till positivt område införes medelst operationsförstärkaren 32 i fig 2. Avslut- ningsvis kan dessutom framhållas, att strömmen genom den elektromagnetiska förbrukaren kan vara positiv och negativ, medan ställelementströmmen IC, som flyter via anslutnings- punkten C, alltid kan vara enbart positiv. Av denna orsak är strömmen IC ständigt positiv i diagrammet i fig 4. Först till följd av polaritetsomkopplingen blir strömmen genom ställelementet även negativ.

Sammanfattningsvis kan medelst den beskrivna anordningen strömmen genom ett elektromagnetiskt ställelement regleras till bestämda värden i beroende av en ställspänning. Detta möjliggöres genom att styrningen av storleken av strömmen genom det elektromagnetiska ställelementet och styrningen av riktningen för strömmen genom detta element är skilda från varandra. Genom att skilja mellan polaritets- och strömstyr- ning blir det då möjligt att på enkelt sätt förändra sambandet mellan ställspänning och ställelementström. vid den beskrivna anordningen är det även möjligt att på speciellt fördelaktigt sätt godtyckligt utvidga sambandet mellan ställspänning och ställelementström. Detta innebär, att 10 15 20 25 30 35 462 245 10 i det närmaste samtliga möjliga kurvor över ställspänning som funktion av ställelementström kan efterbildas med tillräcklig noggrannhet. En dylik utvidgning skulle bestå däri, att den i fig 2 visade kopplingsanordningen utvidgas i likhet med hittillsvarande uppbyggnad med hjälp av ytterligare opera- tionsförstärkare.

Det är även möjligt att på speciellt fördelaktigt sätt för- enkla den i fig 2 visade kopplingen. För detta ändamål fast- ställes polarietsomkopplingen ej med hjälp av operationsför- stärkaren 32 utan redan av en digital beräkningsanordning som t ex direkt från data- och/eller adressbussledningen 10 i fig 1 direkt eller indirekt vidarebefordrar denna polaritets- signal till anslutningspunkten B i fig 3.

Ytterligare en speciell fördelaktíg förenkling består däri. att den digitala beräkningsanordningen även genomför funk- tionen för operationsförstärkaren 32. Detta kan då t ex ske på sådant sätt. att beräkningsanordningen å ena sidan avger ett värde. som anger den önskade strömmen genom det elektromagne- tiska ställelementet. och å andra sidan en signal. som anger den önskade riktningen för strömmen genom detta ställelement.

Vid en dylik förenkling av kopplingsanordningen enligt fig 2 kvarstår enbart fortfarande operationsförstärkarna 30 och 31.

Detta medför. att den i fig 4 visade kurvan över ställspänning som funktion av ställelementström bibringas symmetriskt för- lopp med hänsyn till polaritetsomkopplingen. Hed hänsyn till denna förenkling är omständigheten speciellt fördelaktig. att noggrannheten av den önskade strömmen genom den elektriska förbrukaren ökas väsentligt. jämte omständigheten. att till följd av nämnda förenkling den beskrivna anordningens nöd- styregenskaper även förbättras väsentligt.

Enligt blockschemat i fig 1 visas anordningen för styrning och reglering av strömmen genom elektromagnetisk förbrukare i förening med förbränningsmotorer i kombination med data- - och/eller adressbussledningen för en digital beräknings- anordning. Detta är emellertid ej absolut nödvändigt utan är 11 462 245 det även möjligt att använda den beskrivna anordningen utan någon digital beräkníngsanordning. Den beskrivna anordningen enligt blockschemat i fig 1 visas även i kombination med en elektromagnetisk förbrukare i förening med en förbrännings- motor. även detta är ej absolut nödvändigt utan är det även möjligt att använda den beskrivna anordningen helt allmänt i förening med elektromagnetiska förbrukare.

Claims (4)

10 15 20 25 30 462 245 12 Patentkrav

1. l. Anordning för att styra eller reglera ström som flyter genom en elektromagnetisk förbrukare (15), speciellt för användning i samband med ett styrsystem för en förbrånnings- motor, innefattande en krets (14). som ändrar strömriktningen och som innefattar fyra strömstyrorgan (54. 60, 63. 66) kopp- lade i en bryggkoppling. där varje styrorgan har en styr- ingâng, varvid den elektromagnetiska förbrukaren (15) är kopplad över en första diagonal i bryggkopplingen och en drivspänningskälla (Uš) har sin ena anslutning kopplad till en anslutningspunkt i en andra diagonal i bryggkopplingen. k ä n n e t e c k n a d av en strömintensitetsstyrkrets (13) innefattande en seriekoppling av ett ytterligare strömstyr- organ (42) och ett mätmotstând (43), där det ytterligare strömstyrorganet har en styringâng: av att seriekopplingen är kopplad mellan en andra anslutning på drivspänningskällan och en motsatt anslutningspunkt (C) hos den andra diagonalen för att genom mätmotståndet (43) leda en ström. som flyter genom förbrukaren (15): av en anordning för att generera en ström- intensitetsstyrsiganl (D): av en anordning för att generera en polarítetsstyrsignal (B); av att strömintensitetssignalen (D) matas till det ytterligare strömstyrorganets (42) styr- ingång: och av att vart och ett av strömstyrorganen i ström- riktningsstyrkretsen har en styringâng kopplad till anord- ningen för att generera polaritetsstyrsignalen.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen för att generera strömintensitetsstyrsignal (D) innefattar en komparator (30. 31. 33) kopplad till en refe- rensspänningskälla (UR) och till en ställspänningskälla (UA).

3. Anordning enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att anordningen för att generera strömintensitetsstyrsignalen (D) innefattar ett första förspänningsnät (22-26) kopplat mellan 10 15 13 462 245 referensspänningskällan (UR) och jord. ett andra förspän- ningsnät (20, 21) kopplat mellan ställspänningskällan och jord, ett flertal operationsförstärkare (30, 31, 33), och en har styringångar kopplade till det första och det andra förspänningsnätet och utgångar kopplade till det ytter- ligare strömstyrorganets (13) styringång. varvid mätmotstån- det (43) är kopplat till en styrande del (34-36) i var och en av operationsförstärkarna. SOm Val'

4. Anordning enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att anordníngen för att generera polaritetsstyrsignalen (B) inne- fattar en operationsförstärkare (32) med sin ena ingång kopp- lad till en referensspänningskälla (UR). sin andra ingång kopplad till en ställspänningskälla (UA) och sin utgång kopplad till styringångarna på strömriktningsstyrkretsens (14) strömstyrorgan (54, 60. 63, 64).