DE102006009628A1 - Device for controlling an electromagnetic actuator - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Beieinem Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Stellantriebesist eine Schaltungseinrichtung vorgesehen, die einen Eingang (80.2)zum Anschluss an eine Versorgungsspannung (UV), einen Eingang (80.3)zum Anschluss an GND, zwei Ausgänge(80.4, 80.5) zum Anschluss einer Last (100), mindestens ein Schaltelement(10) zur Unterbrechung der Stromversorgung und eine Einrichtung(20) zur Erfassung des Stroms aufweist. Ein Steuerelement (60) dientzur Messung von Strom und Versorgungsspannung sowie zur Steuerungdes wenigstens einen Schaltelements (10). Dadurch, dass das Steuerelement(60) anhand von Strom und der Höheder Versorgungsspannung die Impedanz der Last des Stellantriebeserrechnet und die zum Betrieb des Stellantriebs notwendige Leistungbestimmt, werden Ventilspulen nach ihrer Nennspannung identifiziertund fürden industriellen Einsatz nutzbar gemacht.ata method for controlling an electromagnetic actuatora circuit device is provided which has an input (80.2)for connection to a supply voltage (UV), an input (80.3)for connection to GND, two outputs(80.4, 80.5) for connecting a load (100), at least one switching element(10) to interrupt the power supply and a device(20) for detecting the current. A control (60) is usedfor measuring current and supply voltage as well as for controlthe at least one switching element (10). By doing that the control(60) based on current and altitudethe supply voltage is the impedance of the load of the actuatorcalculated and necessary for the operation of the actuator powerdetermined, valve coils are identified by their rated voltageand forthe industrial use made usable.

Description

Translated fromGerman

Gebiet derErfindungTerritory ofinvention

DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischenStellantriebs wie einer Magnetspule, insbesondere einer Magnetspulean Hydraulik- oderPneumatikschaltventilen, vorzugsweise im Bereich von Kunststoff-Spritzgießmaschinennach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.TheThe invention relates to a device for controlling an electromagneticActuator such as a magnetic coil, in particular a magnetic coilat hydraulic orPneumatic switching valves, preferably in the field of plastic injection molding machinesaccording to the preamble of claim 1.

Stand derTechnikState oftechnology

Imindustriellen Bereich werden traditionell hydraulische Schaltventilemit einer Versorgungsspannung von 24V_DC eingesetzt.Das gleiche gilt für diePneumatik im industriellen Einsatz. Vorgegeben durch das Bordnetz,liegen die Versorgungsspannungen von Schaltventilen im mobilen Bereichmeist bei 12V_DC. Das Spektrum an Ventilenund deren Schaltlogik ist jedoch vergleichbar.In the industrial sector, hydraulic switching valves with a supply voltage of 24V_DC are traditionally used. The same applies to pneumatics in industrial applications. Prescribed by the vehicle electrical system, the supply voltages of switching valves in the mobile area are usually 12V_DC . However, the range of valves and their switching logic is comparable.

AusderDE 40 31 427 A1 sindein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die mit Hilfe von pulsweitenmodulierterVersorgungsspannung einen energiereduzierten Betrieb mit nachgeregelterLeistungsanpassung eines elektromagnetischen Stellgliedes erlaubt.Dieses Verfahren reduziert zyklisch die Leistung auf eine Minimalleistung(P₀) und kann somit an die Grenze des Haltemomentesdes Stellgliedes gelangen. Dazu werden Spulenstrom und Spulenspannunggemessen und die Leistung in der Spule wird kontinuierlich oderin festgelegten Stufen reduziert, bis sich der Aktor bewegt, d.h.die Gegeninduktion in der Spule durch den Spulenstrom erkannt wird.Diese Leistung P₀ wird mit einen Offset versehenund als Minimalleistung an die Spule abgegeben. Das Verfahren istunabhängigvon der angeschlossenen Last, wobei bei kleinen induktiven Lastendas Erkennen der Aktorbewegung wegen der geringen Gegeninduktiondurch Spulenstrom und -spannung schwierig ist. Zudem besteht dieGefahr, dass sich in kritischen Anwendungen unter hoher Last oderbei spontan einwirkenden Störgrößen, sich dieLast zumindest teilweise aus dem angestrebten Zustand heraus bewegt.From the DE 40 31 427 A1 For example, a method and a device are known which, with the aid of pulse-width-modulated supply voltage, permit energy-reduced operation with readjusted power adaptation of an electromagnetic actuator. This method reduces the power cyclically to a minimum power (P₀ ) and can thus reach the limit of the holding torque of the actuator. For this purpose coil current and coil voltage are measured and the power in the coil is reduced continuously or in fixed stages until the actuator moves, ie the counterinduction in the coil is detected by the coil current. This power P₀ is provided with an offset and delivered to the coil as a minimum power. The method is independent of the connected load, with small inductive loads, the recognition of the actuator movement is difficult because of the low mutual induction by coil current and voltage. In addition, there is the danger that in critical applications under high load or with spontaneously acting disturbances, the load at least partially moves out of the desired state.

AusderDE 39 10 810 A1 isteine Schaltungsanordnung bekannt, bei der mit einer einstellbarerPulsweitenmodulation (PWM) ein leistungsreduzierte Betrieb von elektromagnetischenStellgliedern realisiert wird.From the DE 39 10 810 A1 a circuit arrangement is known in which with an adjustable pulse width modulation (PWM) a reduced-power operation of electromagnetic actuators is realized.

Offenbarungder Erfindungepiphanythe invention

Ausgehendvon diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,Ventilspulen nach ihrer Nennspannung zu identifizieren und diesefür denindustriellen Einsatz nutzbar zu machen.outgoingFrom this prior art, the invention is based on the objectIdentify valve coils according to their rated voltage and thisfor theindustrial use.

DiesAufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischenStellglieds mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.ThisTask is by a method of controlling an electromagneticAn actuator with the features of claim 1 solved.

AnHand der Strom- und Spannung-Charakteristik beim Anlegen der Versorgungsspannungan den Stellantrieb kann die Impedanz berechnet werden und darausauf den Stellantrieb geschlossen werde, der dann entsprechend betriebenwird. Vorzugsweise ist die Versorgungsspannung wenigstens so hochwie die Nennspannung des Stellantriebs.AtHand of the current and voltage characteristics when applying the supply voltageto the actuator, the impedance can be calculated and from itclosed on the actuator, which then operated accordinglybecomes. Preferably, the supply voltage is at least as highlike the rated voltage of the actuator.

Bedarfsweiselassen sich Ventilspulen verschiedener Nennspannungen identifizierenund für denindustriellen Einsatz an verschiedenen Versorgungsspannungen nutzbarmachen. Übereine Anpassung der Einschaltdauer innerhalb einer vorzugsweise verwendetenpulsweitenmodulierten Versorgung können die elektromagnetischenStellglieder für einenweiten Bereich verschiedener Versorgungsspannungen nutzbar gemachtwerden. Die Höheder Versorgungsspannung ist im wesentlich nur von der zulässigen Isolationsspannungder Spule begrenzt. Im Betrieb werden Schwankungen der Versorgungsspannungdurch Anpassung der Einschaltdauer ausgeglichen, sodass der mittlereSpulenstrom konstant bleibt.If necessary,can be used to identify valve coils of different nominal voltagesand for theindustrial use at different supply voltages usabledo. aboutan adjustment of the duty cycle within a preferably usedPulse width modulated supply can be the electromagneticActuators for onewide range of different supply voltages usedbecome. The heightthe supply voltage is essentially only of the permissible insulation voltagelimited to the coil. In operation, fluctuations in the supply voltagebalanced by adjusting the duty cycle, so that the middleCoil current remains constant.

ImEinschaltmoment steigt der Strom in der angeschlossenen induktivenLast in einer e-Funktion an. Mit der Bewegung des Stellantriebes,d.h., der Auslenkung des Stellgliedes von der Ruhelage in die aktiveEndlage kommt es zu einer kurzfristigen Unterbrechung des Stromanstiegs,welche zur Funktionsüberwachungausgewertet werden kann.in theStarting torque increases the current in the connected inductiveLoad in an e-function. With the movement of the actuator,that is, the deflection of the actuator from the rest position to the active oneEnd situation, there is a short-term interruption of the current increase,which for function monitoringcan be evaluated.

Durcheine zeitlich begrenzte Übererregung, d.h.Betrieb mit einer Leistung, welche deutlich über der Nennleistung des elektromagnetischeStellantriebes liegt, werden Streuungen der Einschaltdauer über verschiedeneStellantriebe einer Serie und/oder verschiedene Arbeitspunkte (für Ventilez.B. Druck, Durchflussmenge, Temperatur, Viskosität des Mediums)minimiert.Bya time-limited overexcitation, i.Operating at a power which is well above the rated power of the electromagneticActuator is scattered, the duty cycle over variousActuators of one series and / or different operating points (for valvese.g. Pressure, flow rate, temperature, viscosity of the medium)minimized.

WeitereVorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgendenBeschreibung.FurtherAdvantages emerge from the subclaims and the followingDescription.

Kurzbeschreibungder FigurenSummarythe figures

ImFolgenden wird die Erfindung an Hand der beigefügten Figuren näher erläutert.in theThe invention will be explained in more detail with reference to the attached figures.

Eszeigen:Itdemonstrate:

1 einBlockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung, 1 a block diagram of a circuit according to the invention,

2 einSchaltbild einer Schaltung in einer gegenüber1 konkretisiertenAusführungsform, 2 a circuit diagram of a circuit in a opposite 1 concretized embodiment,

3-5 Diagrammevon Spannung und Strom überder Zeit an verschiedenen Ventilspulen als Last. 3 - 5 Diagrams of voltage and current over time on different valve coils as a load.

Beschreibungbevorzugter Ausführungsbeispieledescriptionpreferred embodiments

Bevordie Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen,dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung oderdie erläuterte Vorgehensweiseim Rahmen des Verfahrens beschränktist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendetenBegriffe sind lediglich dafürbestimmt, besondere Ausführungsformen zubeschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn in derBeschreibung und in den Ansprüchendie Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, beziehensich diese auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nichtder Gesamtzusammenhang eindeutig etwas anderes deutlich macht. Dasselbegilt in umgekehrter Richtung.Beforethe invention is described in detail, it should be notedthat they do not affect the respective components of the device orthe explained procedurelimited under the procedureis because these components and methods can vary. The ones used hereTerms are just for thatdetermined, special embodiments toodescribe and are not used restrictively. If in theDescription and in the claimsthe singular or indefinite articles are used referThese also apply to the majority of these elements, if notthe overall context clearly makes something else clear. The same thingapplies in the opposite direction.

Dasim Folgenden beschriebene Verfahren wird vorzugsweise an Stellgliedernvon Ventilen an einer Spritzgießmaschinezur Verarbeitung plastifizierbarer Materialien, insbesondere aneiner Kunststoff-Spritzgießmaschineverwendet.TheThe method described below is preferably applied to actuatorsof valves on an injection molding machinefor the processing of plasticizable materials, in particulara plastic injection molding machineused.

Inder Ansteuerschaltung80 gemäß1 wird über wenigstensein Schaltelement10 eine Versorgungsspannung U_V überdie Ausgänge80.4,80.5 aneine angeschlossene Last100 angelegt. Die Schaltung ist über Eingang80.2 ander Versorgungsspannung U_V und über Eingang80.3 anGND angeschlossen. Das Schaltelement10 wird über einSteuerelement60 überAnschlüsse60.2 ein-bzw. ausgeschaltet. Zusätzlichzum Schaltelement10 ist ein Stromsensor20 vorgesehen.In the drive circuit 80 according to 1 is via at least one switching element 10 a supply voltage U_V via the outputs 80.4 . 80.5 to a connected load 100 created. The circuit is via input 80.2 at the supply voltage U_V and via input 80.3 connected to GND. The switching element 10 is about a control 60 over connections 60.2 switched on or off. In addition to the switching element 10 is a current sensor 20 intended.

Istdas Schaltelement10 geschlossen, fließt Strom vom Versorgungspin80.2 über Stromsensor20,Schaltelement10 und überdie angeschlossene Last100 nach GND. Das elektromagnetischeStellglied schaltet ein. Der dabei fließende Strom wird dem Steuerelement60 vomStromsensor20 als Information zur Verfügung gestellt. Zusätzlich wirddie Höheder Versorgungsspannung U_V gemessen. Aus denbeiden Informationen Strom (hier Spulenstrom) und Spannung (hierVersorgungsspannung) wird die Impedanz der Last100 errechnet.Die Einrichtung zur Erfassung von Strom und Versorgungsspannung kannim Steuerelement60 integriert oder extern vorhanden sein.Der Stromsensor20 kann auch im Schaltelement10 integriertsein.Is the switching element 10 closed, current flows from the supply pin 80.2 via current sensor 20 , Switching element 10 and about the connected load 100 to GND. The electromagnetic actuator turns on. The thereby flowing current is the control 60 from the current sensor 20 provided as information. In addition, the height of the supply voltage U_{V is} measured. From the two information current (here coil current) and voltage (here supply voltage) becomes the impedance of the load 100 calculated. The means for detecting current and supply voltage may be in the control 60 integrated or available externally. The current sensor 20 can also in the switching element 10 be integrated.

DieEntscheidung, mit welcher Leistung die Last (Spule des elektromagnetischenStellgliedes) betrieben werden muss, wird im Steuerelement60 anhandder berechneten Impedanz festgelegt.The decision with which power the load (coil of the electromagnetic actuator) must be operated, is in the control 60 determined based on the calculated impedance.

Erkenntdas Steuerelement60 als Last eine Spule niedrigerer Nennspannung,wird das Schaltelement10 vom Steuerelement60 imTaktbetrieb geschaltet und somit über eine pulsweitenmodulierte Spannungdie Leistung an die Last der Spule ange passt. Die Einschaltdauerinnerhalb des Taktbetriebes ist auch abhängig von der angelegten VersorgungsspannungU_V. Mit steigender Versorgungsspannung wirddie Einschaltdauer reduziert und umgekehrt. Durch diese Anpassungwird der mittlere Spulenstrom auch bei variabler VersorgungsspannungU_V konstant gehalten.Detects the control 60 as a load, a coil of lower nominal voltage, the switching element 10 from the control 60 switched in clock mode and thus the power to the load of the coil fits over a pulse width modulated voltage. The duty cycle within the clock mode is also dependent on the applied supply voltage U_V. With increasing supply voltage, the duty cycle is reduced and vice versa. As a result of this adaptation, the average coil current is kept constant even when the supply voltage U_{V is} variable.

DemSteuerelement ist eine Vielzahl verschiedener induktiver Lastenunterschiedlicher Nennspannung bekannt. Die Erkennung der jeweiligenLast erfolgt überdie Impedanz der Last. Die Schaltfrequenz der Pulsweitenmoduiation(PWM) ist so hoch gewählt,dass die induktive Last wie die Speicherdrossel eines Schaltreglerswirkt. An der Ventilspule stellt sich ein "quasi" DC Strom mit geringer Restwelligkeitein. Spulenstrom und Versorgungsspannung werden vorzugsweise injedem Takt gemessen. Die Versorgungsspannung U_V mussmindestens so hoch sein, wie die Nennspannung der angeschlossenenLast. Überschreitetdie Versorgungsspannung die Nennspannung der Last, so wird dynamischin den Taktbetrieb gewechselt (und wieder zurück). Die dem Stellglied bekanntenLasten können somitdeutlich überNennspannung betrieben werden (begrenzt nur durch die Isolationsfestigkeitder Isolierung des Spulendrahtes). Die PWM wird dynamisch der Versorgungsspannungangepasst. Somit können miteiner Spannungsquelle Lasten verschiedenster Nennspannung betriebenwerden.The control is a variety of different inductive loads of different nominal voltage known. The detection of the respective load takes place via the impedance of the load. The switching frequency of the pulse width modulation (PWM) is chosen so high that the inductive load acts as the storage inductor of a switching regulator. At the valve coil, a "quasi" DC current sets in with little residual ripple. Coil current and supply voltage are preferably measured in each cycle. The supply voltage U_V must be at least as high as the rated voltage of the connected load. If the supply voltage exceeds the rated voltage of the load, it is dynamically switched to cycle mode (and back again). The loads known to the actuator can thus be operated well above rated voltage (limited only by the insulation resistance of the insulation of the coil wire). The PWM is dynamically adapted to the supply voltage. Thus, with a voltage source loads of different nominal voltage can be operated.

Anhanddes Spulenstromes kann das Schalten der Last erkannt werden undsomit Ventilklemmer, z.B. durch Fremdkörper, detektiert werden. Die Überwachungdes Spulenstromes kann als Kurzschlusserkennung genutzt werden,als elektronische Sicherung. Dies erhöht die Kurzschlusssicherheit desStellantriebs an sichBasedof the coil current, the switching of the load can be detected andthus valve clamp, e.g. by foreign bodies. The supervisionthe coil current can be used as a short circuit detection,as an electronic fuse. This increases the short-circuit safety of theActuator itself

DieSchaltungseinrichtung kann einen zusätzlichen Steuereingang80.1 aufweisen,durch den das Ein- und Ausschalten der Schaltung an sich gesteuertwerden kannThe circuit device may have an additional control input 80.1 have, by which the switching on and off of the circuit can be controlled by itself

Inder Ausführungsformder2 sind in der Ansteuerschaltung80 zweiSchaltelemente10,30 vorgesehen. Beide Schaltelemente,die hier als MOSFET Schalter, logisch als Schließer ausgeführt sind, werden über Steuerelement60 über Anschlüsse60.2,60.3 ein-bzw. ausgeschaltet. Im Schaltungsbeispiel ist zusätzlich zumSchaltelement10 ein Stromsensor20 (hier z.B.ein Shunt Widerstand) vorgesehen. Mit70 ist ein internesLöschgliedgekennzeichnet.In the embodiment of the 2 are in the drive circuit 80 two switching elements 10 . 30 intended. Both switching elements, which are designed here as MOSFET switches, logically as normally open, are controlled by control 60 over connections 60.2 . 60.3 switched on or off. In the circuit example is in addition to the switching element 10 a current sensor 20 (here, for example, a shunt resistor) provided. With 70 an internal extinguishing element is marked.

Sindbeide Schaltelemente10,30 geschlossen, fließt Stromvom Eingang80.2 überSchaltelement10, Stromsensor20, über dieangeschlossene Last100 und über Schaltelement30 nachGND. Das elektromagnetische Stellglied schaltet ein. Der dabei fließende Stromwird dem Steuerelement60 vom Stromsensor20 über denA/D-Wandler40 dem Steuerelement60 am Eingang60.5 alsInformation zur Verfügunggestellt. Zusätzlichwird die Höheder Versorgungsspannung gemessen und über den A/D-Wandler50 zurSpannungsmessung dem Steuerelement60 am Eingang60.4 zurVerfügunggestellt. Aus den beiden Informationen Strom und Spannung wird wieim ersten Ausführungsbeispiel dieImpedanz der Last100 errechnet.Are both switching elements 10 . 30 CLOSED sen, current flows from the entrance 80.2 via switching element 10 , Current sensor 20 , about the connected load 100 and via switching element 30 to GND. The electromagnetic actuator turns on. The thereby flowing current is the control 60 from the current sensor 20 via the A / D converter 40 the control 60 at the entrance 60.5 provided as information. In addition, the level of the supply voltage is measured and via the A / D converter 50 for voltage measurement of the control 60 at the entrance 60.4 made available. From the two information current and voltage, as in the first embodiment, the impedance of the load 100 calculated.

DieSchaltung arbeitet wie folgt. Gemäß3 liegtzum Zeitpunkt t_EIN1 ein digitales Steuersignalam Eingang60.1 des Steuerelementes an. Das Steuerelementschließtzeitgleich beide Schaltelemente10,30. Somitliegt die Spannung U_LAST (U_V – Verlustean den Schaltelementen10,30 sowie am Stromsensor20)an der angeschlossenen Last100 (Ventilspule). Der SpulenstromI_LAST steigt in einer e-Funktion bis zumZeitpunkt t₁. Durch die Bewegung des Stellgliedsdes Stellantriebes aus der Ruhelage in Richtung aktive Endlage kommtes zu einer kurzfristigen Unterbrechung des Stromanstiegs, bis zum Zeitpunktt₂ das Stellglied in Endlage ist. Der Stromanstiegerreicht zum Zeitpunkt t₃ den Maximalwert. ZumZeitpunkt t₃ identifiziert das Steuerelementanhand des Spulenstrom und der Versorgungsspannung die Nennleistungder angeschlossenen Last100. Im Beispiel der3 istkeine Leistungsanpassung mittels PWM erforderlich. Zudem kann derim Einschaltmoment zum Zeitpunkt t₂ auftretendeWendepunkt im Anstieg des Stromes zur Funktionsüberwachung des Stellantriebesgenutzt werden, da dieser Wendepunkt als Folge der Bewegung desStellglieds auftritt. Meist ist die Kurve des Stroms über die Zeitan dieser Stelle nicht monoton steigend oder ggf. sogar unstetigThe circuit works as follows. According to 3 At time t_IN1, a digital control signal is present at the input 60.1 of the control. The control closes both switching elements at the same time 10 . 30 , Thus, the voltage U_LAST (U_V - losses at the switching elements 10 . 30 as well as at the current sensor 20 ) on the connected load 100 (Spool). The coil current I_LOAD increases in an e-function until the time t₁ . By the movement of the actuator of the actuator from the rest position towards the active end position, there is a short-term interruption of the current increase, until the time t_2, the actuator is in the end position. The current increase reaches the maximum value at time t₃ . At time t₃ , the control identifies the nominal power of the connected load based on the coil current and the supply voltage 100 , In the example of 3 No power adjustment via PWM is required. In addition, the inflection point occurring at the moment of time t₂ at the time of switch-on can be used to increase the current for function monitoring of the actuator, since this inflection point occurs as a result of the movement of the actuator. In most cases, the curve of the current over time at this point is not monotonically increasing or possibly even unsteady

Istals Last gemäß4 eineSpule niedrigerer Nennspannung angeschlossen, wird, nachdem derStellantrieb sicher in Endlage ist, in den Taktbetrieb umgeschaltet.Der Strom und somit die wirksame Leistung über die Spule wird auf denNenn wert des Bauelementes reduziert, um eine thermische Zerstörung derSpule zu verhindern. In diesem Fall liegt zum Zeitpunkt t_EIN2 ein digitales Steuersignal am Eingang60.1 desSteuerelementes an. Das Steuerelement schließt zeitgleich beide Schaltelemente10,30.Somit liegt die Spannung U_LAST an der angeschlossenenLast100. Der Spulenstrom I_LAST steigtin einer e-Funktion bis zum Zeitpunkt t₄.Durch die Bewegung des Stellglieds des Stellantriebes aus der Ruhelagein Richtung aktive Endlage kommt es auch hier zu einer kurzfristigenUnterbrechung des Stromanstiegs, bis zum Zeitpunkt t₅ dasStellglied in Endlage ist. Der Stromanstieg erreicht zum Zeitpunktt₆ den Maximalwert. Zum Zeitpunkt t₆ identifiziert das Steuerelement anhanddes Spulenstrom und der Versorgungsspannung die Nennleistung derangeschlossenen Last100 und taktet wenigstens eines derSchaltelemente10,30 zu den Zeitpunkten t₇, t₈. dadurch verringertsich bei getakteter Spannung U_LAST der SpulenstromI_LAST.Is as a load according to 4 a coil of lower rated voltage is connected, after the actuator is safely in the end position, switched to the clock mode. The current and thus the effective power across the coil is reduced to the nominal value of the device to prevent thermal destruction of the coil. In this case, there is a digital control signal at the input at time t_IN2 60.1 of the control. The control closes both switching elements at the same time 10 . 30 , Thus, the voltage U_{LAST is connected} to the connected load 100 , The coil current I_LOAD increases in an e-function until the time t₄ . By the movement of the actuator of the actuator from the rest position towards the active end position, there is also a short-term interruption of the current increase, until the time t_5, the actuator is in the end position. The current increase reaches the maximum value at time t₆ . At time t₆ , the control identifies the rated power of the connected load based on the coil current and the supply voltage 100 and it clocks at least one of the switching elements 10 . 30 at the times t₇ , t₈ . as a result, when the voltage U_{LAST is} pulsed, the coil current I_LOAD is reduced.

Reduziertsich währenddes Betriebs die Versorgungsspannung, wird die Einschaltdauer wiein5 zum Zeitpunkt t₉ dargestelltentsprechend vergrößert undder Spulenstrom bleibt konstant, d.h., bei getakteter Spannung giltfür denStrom I_LAST im ausgeregelten Zustand unabhängig vonder Höheder Versorgungsspannung U_V:∫I(t)dt =const.If the supply voltage is reduced during operation, the duty cycle will be as in 5 shown at the time t₉ increased accordingly and the coil current remains constant, that is, when clocked voltage applies to the current I_LAST in the controlled state, regardless of the amount of supply voltage U_V : ∫I (t) dt = const.

Durchdie Übererregungdes elektromagnetischen Stellantriebes werden die Streuungen derEinschaltdauer überverschiedene Geräteeiner Serie und/oder verschiedene Arbeitspunkte minimiert.Bythe overexcitationof the electromagnetic actuator, the scatters of theDuty cycle overdifferent devicesa series and / or different operating points minimized.

10,301030

Schaltelementswitching element

2020

Stromsensorcurrent sensor

4040

A/D-Wandlerzur StrommessungA / D converterfor current measurement

5050

A/D-Wandlerzur SpannungsmessungA / D converterfor voltage measurement

6060

Steuerelementcontrol

60.1,60.4,60.560.1,60.4,60.5

Eingangentrance

60.2,60.360.2,60.3

Anschlüsseconnections

7070

internesLöschgliedinternalsuppressor

8080

Ansteuerschaltungdrive circuit

80.180.1

Steuereingangcontrol input

80.2,80.380.2,80.3

Eingangentrance

80.4,80.580.4,80.5

Ausgangoutput

100100

Lastload

t_EIN1t_ON1

Zeitpunkttime

t₁, t₂, .., t₁₀t₁ , t₂ , .., t₁₀

Zeitpunkttime

I_LASTI_LAST

Spulenstromcoil current

U_LASTU_LOAD

Spannungssignalvoltage signal

U_VU_V

Versorgungsspannungsupply voltage

Claims (14)

Translated fromGerman

Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischenStellantriebes mit einer Schaltungseinrichtung, welche aufweist: – einenEingang (80.2) zum Anschluss an eine Versorgungsspannung(UV), – einenEingang (80.3) zum Anschluss an GND, – zwei Ausgänge (80.4,80.5)zum Anschluss einer Last (100), – mindestens ein Schaltelement(10,30) zur Unterbrechung der Stromversorgung, – eine Einrichtung(20) zur Erfassung des Stroms, – ein Steuerelement (60)zur Messung von Strom und Versorgungsspannung sowie zur Steuerungdes wenigstens einen Schaltelements (10,30),dadurchgekennzeichnet, dass das Steuerelement (60) anhandvon Strom und der Höheder Versorgungsspannung die Impedanz der Last des Stellantriebeserrechnet und die zum Betrieb des Stellantriebs notwendige Leistungbestimmt.Method for controlling an electromagnetic actuator with a circuit device, comprising: - an input ( 80.2 ) for connection to a supply voltage (UV), - an input ( 80.3 ) for connection to GND, - two outputs ( 80.4 . 80.5 ) for connecting a load ( 100 ), - at least one switching element ( 10 . 30 ) for the interruption of the power supply, - a device ( 20 ) for detecting the current, - a control ( 60 ) for measuring current and supply voltage as well as for controlling the we at least one switching element ( 10 . 30 ),characterized in that the control ( 60 ) calculated on the basis of current and the amount of supply voltage, the impedance of the load of the actuator and determines the power required for the operation of the actuator.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Steuerung des wenigstens einen Schaltelements (10,30)unter Pulsweitenmodulation erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the control of the at least one switching element ( 10 . 30 ) takes place under pulse width modulation.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass mittels des wenigstens einen Schaltelements (10,30)eine pulsweitenmodulierte Spannung zur Anpassung der Leistung andie bestimmte Leistung im angeschlossenen elektromagnetischen Stellantrieberzeugt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that by means of the at least one switching element ( 10 . 30 ) is generated a pulse width modulated voltage for adjusting the power to the specific power in the connected electromagnetic actuator.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung einen zusätzlichenSteuereingang (80.1) besitzt, durch den das Ein- und Ausschaltender Schaltungseinrichtung gesteuert werden kannMethod according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit device has an additional control input ( 80.1 ), by which the switching on and off of the circuit device can be controlledVerfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erfassungvon Strom und Versorgungsspannung im Steuerelement (60)integriert oder extern vorhanden istMethod according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 20 ) for detecting current and supply voltage in the control ( 60 ) is integrated or available externallyVerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Einrichtung (20) zur Erfassung des Stroms im Schaltelement(10) integriert istMethod according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device ( 20 ) for detecting the current in the switching element ( 10 ) is integratedVerfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Tastverhältnis des von mindestens einemder Schaltelemente (10,30) erzeugten, getaktetenSpannungssignal (U_LAST) von der Höhe der Versorgungsspannung (U_V) abhängt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the duty cycle of at least one of the switching elements ( 10 . 30 ), clocked voltage signal (U_LAST ) depends on the level of the supply voltage (U_V ).Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass bei getakteter Spannung für den Strom (I_LAST)im ausgeregelten Zustand unabhängigvon der Höheder Versorgungsspannung (U_V) gilt:∫I(t)dt= const.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when clocked voltage for the current (I_LAST ) in the controlled state, regardless of the level of the supply voltage (U_V ) applies: ∫I (t) dt = const.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass im Einschaltmoment (t₂,t₅) der wenigstens eine Wendepunkt im Anstiegdes Stromes zur Funktionsüberwachungdes Stellantriebes genutzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the turn-on (t₂ , t₅ ), the at least one inflection point in the increase of the current is used to monitor the operation of the actuator.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass dem Steuerelement (60) eine Vielzahlverschiedener induktiver Lasten unterschiedlicher Nennspannung bekanntist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control element ( 60 ) a plurality of different inductive loads of different nominal voltage is known.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Schaltfrequenz der Pulsweitenmodulationso hoch gewähltist, dass die induktive Last wie die Speicherdrossel eines Schaltreglerswirkt.Method according to one of the preceding claims, characterizedcharacterized in that the switching frequency of the pulse width modulationchosen so highis that the inductive load as the storage inductor of a switching regulatoracts.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass Spulenstrom und Versorgungsspannung vorzugsweisein jedem Takt gemessen werden.Method according to one of the preceding claims, characterizedcharacterized in that coil current and supply voltage preferablybe measured in every bar.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung (U_V)größer gleichder Nennspannung (U_LAST) der Last (100)ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the supply voltage (U_V ) greater than or equal to the rated voltage (U_LAST ) of the load ( 100 ).Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Verfahren an einer Spritzgießmaschinezur Verarbeitung plastifizierbarer Materialien, insbesondere aneiner Kunststoff-Spritzgießmaschineverwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterizedcharacterized in that the method on an injection molding machinefor the processing of plasticizable materials, in particulara plastic injection molding machineis used.