DE10108425C1 - Vorrichtung und Verfahren zur indirekten Überwachung eines Ventils - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur indirekten Überwachung eines Ventils

Info

Publication number
DE10108425C1
DE10108425C1 DE10108425A DE10108425A DE10108425C1 DE 10108425 C1 DE10108425 C1 DE 10108425C1 DE 10108425 A DE10108425 A DE 10108425A DE 10108425 A DE10108425 A DE 10108425A DE 10108425 C1 DE10108425 C1 DE 10108425C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
voltage
input function
time intervals
electromagnetic valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10108425A
Other languages
English (en)
Inventor
Ralf-Ernst Loeser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draeger Medical GmbH
Original Assignee
Draeger Medical GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Draeger Medical GmbH filed Critical Draeger Medical GmbH
Priority to DE10108425A priority Critical patent/DE10108425C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10108425C1 publication Critical patent/DE10108425C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/201Controlled valves
    • A61M16/202Controlled valves electrically actuated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844Monitoring or fail-safe circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829Testing of circuits in sensor or actuator systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72Testing of electric windings

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur indirekten Überwachung eines elektromagnetischen Ventils (1) mit einer Induktivität (2) und einem ohmschen Widerstand (3). Dabei wird mit geringem konstruktiven Aufwand insbesondere der Ausschaltvorgang, das heißt das Schließen des Ventils, überwacht. Dafür wird der Spannungsverlauf am Ventil von einer Auswerte- und Steuereinheit (4) ausgewertet, indem er zunächst zweimal differenziert wird und anschließend die Nulldurchgänge der differenzierten Kurve ermittelt werden. Dadurch sind Zeitintervalle für den Ausschaltvorgang festgelegt, die mit vorgegebenen Zeitintervallen eines Ausschaltvorgangs bei ordnungsgemäßem Betrieb verglichen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur indirekten Überwachung eines elektromagnetischen Ventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein entsprechendes Verfahren.
In dem Artikel von Th. Wünsche und J. Heinzl: Rückwirkungen bei Aktoren sensorisch nutzen, F & M 101 (1993) 5, S. 179-182, wird ein Verfahren zum Prüfen des Ansteuerkreises eines elektrisch geschalteten Pneumatikventils beschrieben. Der Betrieb des Pneumatikventils erfolgt durch elektrische Ansteuerung eines Servokreises. Dabei kommt ein Anker als Aktor zum Öffnen und Schließen des Pneumatikventils zum Einsatz. Dem Normalbetrieb des Ventils entsprechend, wird eine Betriebsspannung eingeschaltet und damit ein Schalten des Ventils ausgelöst. Abhängig vom Zustand des Ventils ergibt sich ein Einschaltstromverlauf, der eine Bestimmung des Zustands des Ventils erlaubt. Der Einschaltstrom steigt zunächst an, fällt dann aber kurzzeitig ab, verursacht durch die von der Ankerbewegung hervorgerufene Gegeninduktion in der Spule des Ventils. Die Gegeninduktion entfällt im Moment des Ankeranschlags, so dass der Einschaltstrom weiter ansteigen kann bis zu seinem Endwert. Typische Werte für die zeitliche Verzögerung zwischen Einschalten der Betriebsspannung und Ankeranschlag liegen bei weniger als 100 Millisekunden. Das charakteristische kurzzeitige Abfallen des Einschaltstroms wird zur Erkennung des Ankeranschlages genutzt.
Bei diesem Verfahren zum Prüfen des korrekten Funktionierens eines elektromagnetischen Ventils kann der Ausschaltstromverlauf nicht in gleicher Weise wie der Einschaltstromverlauf zur Bestimmung des Zustands des Ventils herangezogen werden. Denn der Ausschaltstrom ist bereits weitgehend auf Null abgesunken, bevor sich der Anker zum Schließen des Ventils in Bewegung setzt. Für die bei dem bekannten Verfahren verwendeten elektromagnetischen Ventile und ganz allgemein gilt, dass das elektromagnetische Ventil von einer Betriebspannung angesteuert wird. Im regulären Betrieb sind zwei Zustände des Ventils möglich: ein geöffnetes Ventil bei anliegender Spannung und ein geschlossenes Ventil, wenn keine Spannung anliegt. Wünschenswert ist eine Überwachung des ordnungsgemäßen Betriebs des Ventils, sowohl im Hinblick auf eine nicht erfolgte Öffnung des Ventils als auch auf ein nicht erfolgendes Schließen.
Eine Überwachung auf nicht erfolgendes Schließen des Ventils kann beispielsweise bei Dosierventilen eine Fehldosierung verhindern. Insbesondere für ein Dosierventil, das flüssiges Narkosemittel dosiert, ist die Überwachung des Ausschaltvorgangs wichtig, da hierdurch die Narkosemittelzufuhr unterbrochen wird. Es ist dabei nicht erforderlich, den Narkosemitteldurchfluss quantitativ zu erfassen, da der spezifische Narkosemitteldurchfluss bei geöffnetem Ventil bekannt ist. Es genügt eine Information darüber, ob das Ventil den Ansteuersignalen folgt, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen.
In der DE 195 26 683 A1 wird ein Verfahren zur Erkennung des Ankerauftreffens bei einem Elektromagneten beschrieben, bei dem der zeitliche Verlauf des Spulenstroms erfasst und daraus ein Signal abgeleitet wird.
Die DE 44 33 209 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Erkennung des Auf­ prallzeitpunkts eines Magnetventilankers. Hierfür wird eigens ein kleiner Messstrom in der Magnetspule aufgebaut. Dieser Messstrom muss ent­ sprechend groß sein, um in der Magnetspule ein ausreichend großes Magnet­ feld zu erzeugen, das dann bei auftretenden Änderungen zu einer erkennbaren Induktionsspannung führt. Gleichzeitig wird dieser Messstrom jedoch so klein gewählt, dass das durch ihn bewirkte Magnetfeld den Ankerabfall nicht be­ hindert.
Aus der DE 43 22 199 A1 gehen ein Verfahren und eine Einrichtung zur An­ steuerung eines elektromagnetischen Ventils hervor. Der Zeitpunkt, in dem der Anker des bestromten Magnetventils seine Endlage erreicht, wird durch die Aus­ wertung des zeitlichen Verlaufs des Magnetventilstroms gewonnen. Vorzugs­ weise wird der zeitliche Verlauf des Stroms bei konstanter Spannung oder der zeitliche Verlauf der Spannung bei konstantem Strom dahingehend ausgewertet, ob dieser Verlauf einen Knick oder starke Änderung des Differenzenquotienten der betrachteten Größe aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, so dass bei geringem konstruktivem Aufwand der Ausschaltvorgang eines elektromagnetischen Ventils, das heißt das Schließen des elektromagnetischen Ventils, überwacht werden kann.
Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 6.
Als Vorteil der Erfindung erweist sich, dass der Ausschaltvorgang bei einem elektromagnetischen Ventil indirekt überwacht wird. Dafür misst man den Spannungsverlauf am Ventil, der als solcher noch keine ausreichende Infor­ mation über den Ausschaltvorgang enthält, und differenziert zweimal. Anschließend liegt eine Kurve vor, deren Nulldurchgänge zuverlässige Signale hinsichtlich eines ordnungsgemäßen Ausschaltvorgangs und damit eines Schließens des Ventils liefern.
Bei der indirekten Überwachung eines elektromagnetischen Ventils wird ein Schaltkreis eingesetzt, über den das darin angeordnete elektromagnetische Ventil mit einer Betriebsspannung angesteuert werden kann, und eine Auswerte- und Steuereinheit. Die Auswerte- und Steuereinheit umfaßt Mittel zur Messung des zeitlichen Verlaufs der am Ventil anliegenden Spannung als einer ersten Eingangsfunktion, Differenzierglieder, die die mindestens eine Eingangsfunktion differenzieren, einen Komparator, der einen Nulldurchgang der mindestens einen differenzierten Eingangsfunktion feststellt und ein monostabiles Kippglied, das bei jedem vom Komparator festgestellten Nulldurchgang zu diesem Zeitpunkt einen Spannungspuls abgibt. Der Komparator kann aus messtechnischen Erwägungen heraus auch einen Durchgang zu einem von Null verschobenen Wert anzeigen. Die Zeitpunkte, zu denen Spannungspulse abgegeben werden, markieren jeweils den Anfang oder das Ende eines Einschaltvorgangs oder eines Ausschaltvorgangs des Ventils. Die Auswerte- und Steuereinheit bildet aus den Zeitpunkten, zu denen Spannungspulse abgegeben werden, Zeitintervalle, die mit vorgegebenen Zeitintervallen verglichen werden. Die Zeitintervalle sind in ihrem Anfang und ihrem Ende von den Spannungspulsen festgelegt. Die vorgegebenen Zeitintervalle sind solche, wie sie bei ordnungsgemäßem Einschaltvorgang oder Ausschaltvorgang des Ventils auftreten. Stellt die Auswerte- und Steuereinheit Abweichungen der ermittelten von den vorgegebenen Zeitintervallen fest, die außerhalb von vorgegebenen zeitlichen Toleranzen liegen, so kann beispielsweise ein Alarm an den Benutzer abgegeben werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Auswerte- und Steuereinheit Mittel zur Messung des zeitlichen Verlaufs des am Ventil fließenden Stroms als einer zweiten Eingangsfunktion.
Weiterhin kann den Mitteln zur Messung ein Meßverstärker nachgeschaltet sein, der das anschließende Differenzieren der Eingangsfunktionen Spannung und Strom erleichtert.
Dem Ventil kann ein Freilaufzweig mit einer Diode parallelgeschaltet sein, deren Durchlassrichtung die Richtung der angelegten Betriebsspannung hat. Darüber hinaus kann in den Freilaufzweig in Reihe zur Diode eine Zenerdiode mit entgegengesetzter Durchlassrichtung geschaltet werden. Auf diese Weise werden die Bauteile der Ansteuerung für die Schaltfunktion geschützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann auch der zeitliche Verlauf des am Ventil fließenden Stroms als eine zweite Eingangsfunktion gemessen und ausgewertet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorrichtung zur indirekten Überwachung eines elektromagnetischen Ventils,
Fig. 2 einen vollständigen Ein- und Ausschaltzyklus des elektromagnetischen Ventils aus Fig. 1,
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild zur indirekten Überwachung des elektromag­ netischen Ventils,
Fig. 4 die Spannungspulse des monostabilen Kippglieds aus Fig. 3 in Abhängigkeit von Strom- und Spannungsverlauf des elektro­ magnetischen Ventils aus den Fig. 1 und 3.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur indirekten Überwachung eines elektro­ magnetischen Ventils 1, welches durch ein Ersatzschaltbild im gestrichelten Kasten dargestellt ist. Das elektromagnetische Ventil 1 besitzt eine Spule mit der Induktivität 2 und dem Ohmschen Widerstand 3. Ausgangszustand für den Ausschaltvorgang ist das geöffnete Ventil 1. Über eine Spannungsquelle 9 liegt eine Betriebsspannung UB an, und in der Spule des Ventils 1 fließt ein vom Ohmschen Widerstand 3 begrenzter Spulenstrom IS. Wird die Betriebsspannung UB durch Betätigung des Schalters 8 ausgeschaltet, so wird aufgrund des daraufhin ruckartig unterbrochenen Spulenstroms IS eine theoretisch unendlich negative Gegenspannung induziert. Sie wird durch eine Diode 6 im Freilaufzweig 7 begrenzt, um den Schalter 8 zu schützen. Der Freilaufzweig 7 ist parallel zum elektromagnetischen Ventil 1 geschaltet. Die Diode 6 ist mit ihrer Durchlassrichtung entgegen der Betriebsspannung UB angeordnet. Auf diese Weise ist die Gegenspannung auf die Durchlassspannung der Diode 6 begrenzt. Um einen schnellen Abfall des Spulenstroms IS und damit ein schnelles Zurückfallen des Ankers im Ventil 1 in seine Ausgangslage, das heißt in seinen geschlossenen Zustand, zu erreichen, wird in Reihe zu der Diode 6 antiparallel eine Zenerdiode 5 geschaltet, die den Stromabfall beschleunigt. Von einer Steuer- und Auswerteeinheit 4 werden der durch die Spule des Ventils 1 fließende Strom mittels eines Messwiderstands 4a und die am Ventil anliegende Spannung erfaßt. Nach dem Ausschalten der Betriebsspannung UB ist die von der Steuer- und Auswerteeinheit 4 gemessene Spannung, die die Summe aus der Durchlassspannung der Diode 6, der Spannung der Zenerdiode 5 und der am Ventil 1 schnell abklingen Betriebsspannung UB ausmacht, in etwa konstant, bis die Energie des aufgrund der Induktion entstandenen Magnetfelds verbraucht ist.
In der Fig. 2 ist ein vollständiger Ein- und Ausschaltzyklus des elektromagne­ tischen Ventils 1 aus Fig. 1 mit einem Anker als Aktor zum Öffnen und Schließen des Ventils 1 dargestellt. Das Ventil 1 wird zum Einschalten und Öffnen mit der Betriebsspannung UB angesteuert. Der zeitliche Verlauf der Spannung ist durch die durchgezogene Linie dargestellt. Auf der horizontalen Achse des Diagramms ist die Zeit (t) in Millisekunden (ms) aufgetragen. Der zeitliche Verlauf des Stroms in der Spule des Ventils 1 ist durch die gestrichelte Linie dargestellt. Die konstante Betriebsspannung UB wird zum Zeitpunkt t = 11 angelegt und zum Zeitpunkt t = 14 ausgeschaltet. Der Spulenstrom steigt durch die angelegte Betriebsspannung UB zunächst an, sinkt dann aber, beginnend zum Zeitpunkt t = 12, kurzfristig auf einen niedrigeren Wert ab aufgrund der von der einsetzenden Ankerbewegung erzeugten Gegeninduktion in der Spule. Die Gegeninduktion entfällt zum Zeitpunkt t = 13 des Ankeranschlags, so dass der Spulenstrom weiter ansteigt und einem konstanten Wert IS zustrebt. Wenn die Betriebsspannung UB zum Zeitpunkt t = 14 ausgeschaltet wird, so sinkt der Spulenstrom vom Wert IS umgehend auf Null zum Zeitpunkt t = 15 ab. Durch den ruckartigen Abfall des Spulenstroms wird zum Zeitpunkt t = 14 eine Gegenspannung induziert, so dass die Spannung im Negativbereich des Diagramms der Fig. 2 verläuft und in ihrem Wert durch die Durchlassspannung der Diode 6 in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 begrenzt wird. Die Spannung bleibt bis zum Zeitpunkt t = 16 in etwa konstant, bedingt durch die Schaltungsanordnung aus Fig. 1 mit einem Freilaufzweig 7, der die Diode 6 und die Zenerdiode 5 zur Spannungsregulierung aufweist. Wenn die Energie des aufgrund der Induktion entstandenen Magnetfelds verbraucht ist, nähert sich die Spannung dem Nullwert. Bei feststehenden Anker würde die Spannung schnell exponentiell abklingend gegen Null streben. Allerdings fällt der Anker in seine Ausgangslage zurück, wenn fast kein Magnetfeld mehr besteht. Durch seine Bewegung induziert er in der Spule eine dem Abklingen der Spannung entgegengerichtete Spannung, so dass die Spannung dem Nullwert verlangsamt zustrebt, wie beispielsweise zu erkennen im Zeitpunkt t = 17. Fällt der Anker zum Zeitpunkt t = 18 in seine Ausgangslage zurück, so wirkt dem Abklingen der Spannung keine Induktionsspannung mehr entgegen. Die Spannung nähert sich nun beschleunigt exponentiell abklingend dem Nullwert. Das Zurückfallen des Ankers in seine Ausgangslage, das heißt in die Lage, in der das elektromagnetische Ventil 1 geschlossen ist, ist somit erkennbar am entsprechenden Spannungsverlauf, der eine Knickstelle zum Zeitpunkt t = 18 aufweist.
In der Fig. 3 ist ein schematisches Blockschaltbild zur indirekten Überwachung des elektromagnetischen Ventils 1 dargestellt. Strom IV und Spannung UV am Ventil 1 werden von der Auswerte- und Steuereinheit 4 aus Fig. 1 erfaßt. Die Auswerte- und Steuereinheit 4 umfasst einen Messverstärker 22, ein erstes Differenzierglied 23 und ein zweites Differenzierglied 24, einen Komparator 25 und ein monostabiles Kippglied 26. Strom IV und Spannung UV werden jeweils am Messverstärker 22 verstärkt und an den beiden Differenziergliedern 23 und 24 insgesamt zweimal differenziert. Durch das zweifache Differenzieren von Strom IV und Spannung UV erhält man jeweils einen Signalverlauf, der zu den Zeitpunkten der Ankerrückwirkungen einen Nulldurchgang hat. Für den Strom IV ist ein Nulldurchgang aufgrund von Ankerrückwirkungen bereits nach einmaligem Diffe­ renzieren zu vermerken, und zwar zum Zeitpunkt t = 13 des in Fig. 2 dargestell­ ten Stromverlaufs. Für die Spannung UV ist ein Nulldurchgang aufgrund von Ankerrückwirkungen erst nach zweifachem Differenzieren des in der Fig. 2 dargestellten Spannungsverlaufs zum Zeitpunkt t = 18 festzustellen. Der nachge­ schaltete Komparator 25 vergleicht die zweimal differenzierten Signalverläufe mit Null und stellt auf diese Weise einen Nulldurchgang fest. Das monostabile Kipp­ glied 26 erzeugt bei jedem vom Komparator 25 festgestellten Nulldurchgang einen Spannungspuls. Die in der Fig. 3 beschriebene Auswertung kann alternativ teilweise oder vollständig durch einen in der Fig. 3 nicht abgebildeten Mikro­ controller erfolgen.
In der Fig. 4 sind die Spannungspulse des monostabilen Kippglieds 26 aus Fig. 3 in Abhängigkeit von Strom- und Spannungsverlauf beim Einschalten und Ausschalten des elektromagnetischen Ventils 1 aus den Fig. 1 und 3 dargestellt.
Ein Spannungspuls wird jedesmal dann erzeugt, wenn entweder der Anker in eine seiner beiden Anschlagpositionen fällt, in denen das Ventil 1 geöffnet oder geschlossen ist, oder wenn die Betriebsspannung UB ein- und ausgeschaltet wird. Zum Zeitpunkt t = 11 wird ein Spannungspuls I erzeugt, weil die Betriebsspannung UB eingeschaltet wird. Der Spannungspuls II zum Zeitpunkt t = 13 geht auf den Ankeranschlag mit dem Ventil 1 in vollständig geöffneter Position zurück. Zum Zeitpunkt t = 14 wird die Betriebsspannung UB weggenommen, und der Spannungspuls III wird erzeugt. Der Spannungspuls IV zum Zeitpunkt t = 18 ist auf den Ankeranschlag mit dem Ventil 1 in geschlossener Position zurückzuführen.
Die Zeitspanne I-II zwischen dem Spannungspuls 1 und dem Spannungspuls II bezeichnet die Zeitspanne, die zwischen dem Einschalten der Betriebsspannung UB und dem vollständigen Öffnen des Ventils 1 liegt. Die Zeitspanne III-IV zwischen dem Spannungspuls III und dem Spannungspuls IV bezeichnet die Zeitspanne, die zwischen dem Ausschalten der Betriebsspannung UB und dem Schließen des Ventils 1 liegt.
Die Zeitspanne I-II für den Einschaltvorgang und die Zeitspanne III-IV für den Ausschaltvorgang müssen vorgegebene Toleranzbereiche einhalten, um das einwandfreie Funktionieren des Ventils 1 zu signalisieren. Diese Toleranzbereiche sind abhängig von der konkreten Schaltungsanordnung, insbesondere von der Durchlassspannung der Diode 6 und der Spannung der Zenerdiode 5 in Fig. 1, und liegen beispielsweise bei 1,4 Millisekunden +/-0,1 Millisekunden für die Zeitspanne I-II und bei 1,1 Millisekunden +/-0,1 Millisekunden für die Zeitspanne III-IV, wenn für die Diode 6 als Durchlassspannung 0,7 Volt und für die Zenerdiode 5 als Spannung 49 Volt gewählt werden.
Ist die Zeitspanne I-II für den Einschaltvorgang zu kurz, so ist davon auszugehen, dass das Ventil 1 entweder zuvor nicht vollständig geschlossen war oder danach nicht vollständig geöffnet ist.
Ist die Zeitspanne III-IV für den Ausschaltvorgang zu kurz, so ist davon auszu­ gehen, dass das Ventil 1 entweder zuvor nicht vollständig geöffnet war oder danach nicht vollständig geschlossen ist.
Sind die Zeitspannen I-II und III-IV zu lang oder treten keine Spannungspulse II oder IV auf, so kann angenommen werden, dass der Anker des Ventils 1 in seiner Bewegung behindert ist.
Die Auswertung der Zeitspannen I-II und III-IV erfolgt durch die Auswerte- und Steuereinheit 4, die einen Mikrocontroller umfassen kann, der über die Auswertung der Zeitspannen I-II und III-IV das ordnungsgemäße Funktionieren des Ventils 1 überwachen und anzeigen kann. Denkbar ist die Abgabe eines Alarms nach einmaligem Überschreiten der vorgegebenen Toleranzbereiche durch die Zeitspannen I-II und III-IV oder nach Überschreiten der vorgegebenen Toleranzbereiche in einer zuvor bestimmten Anzahl von Fällen. Als Sonderfall ist zu werten, dass einer der Spannungspulse I bis IV ausbleibt. In diesem Fall ist davon auszugehen, dass das Ventil 1 blockiert und nicht funktionstüchtig ist.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur indirekten Überwachung eines elektromagnetischen Ventils (1) mit einem Schaltkreis, über den das darin angeordnete elektromagnetische Ventil (1) mit einer Betriebsspannung UB angesteuert werden kann, und einer Auswerte- und Steuereinheit (4), die folgende Einrichtungen umfasst:
  • a) Mittel zur Messung des zeitlichen Verlaufs der am Ventil (1) anliegenden Spannung UV als einer ersten Eingangsfunktion,
  • b) Differenzierglieder (23, 24), die die mindestens eine Eingangsfunktion differenzieren,
  • c) einen Komparator (25), der einen Nulldurchgang der mindestens einen differenzierten Eingangsfunktion feststellt,
  • d) ein monostabiles Kippglied (26), das bei jedem vom Komparator (25) festgestellten Nulldurchgang zu diesem Zeitpunkt einen Spannungspuls abgibt,
  • e) Mittel zur Bildung von Zeitintervallen zumindest während des Ausschaltvorgangs aus den Zeitpunkten, zu denen Spannungspulse abgegeben werden, und zum Vergleichen der gebildeten Zeitintervalle mit vorgegebenen Zeitintervallen,
  • f) Mittel zum Anzeigen der Abweichungen zwischen den aus den Spannungspulsen gebildeten Zeitintervallen und den vorgegebenen Zeitintervallen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (4) Mittel zur Messung des zeitlichen Verlaufs des am Ventil (1) fließenden Stroms IV als einer zweiten Eingangsfunktion umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Mitteln zur Messung des zeitlichen Verlaufs der am Ventil (1) anliegenden Spannung UV oder des am Ventil (1) fließenden Stroms IV ein Meßverstärker (22) nachgeschaltet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventil (1) ein Freilaufzweig (7) mit einer Diode (6) parallelgeschaltet ist, deren Durchlassrichtung die Richtung der angelegten Betriebsspannung UB hat.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Freilaufzweig (7) in Reihe zur Diode (6) eine Zenerdiode (5) mit entgegengesetzter Durchlassrichtung geschaltet ist.
6. Verfahren zur indirekten Überwachung eines elektromagnetischen Ventils (1) mit einem Schaltkreis, über den das darin angeordnete elektromagnetische Ventil (1) mit einer Betriebsspannung UB angesteuert werden kann, das folgende Schritte umfasst:
  • a) Der zeitliche Verlauf der am Ventil (1) anliegenden Spannung UV wird als erste Eingangsfunktion gemessen,
  • b) die mindestens eine Eingangsfunktion wird zweimal differenziert,
  • c) ein Nulldurchgang der mindestens einen differenzierten Eingangsfunktion wird festgestellt,
  • d) bei jedem festgestellten Nulldurchgang wird zu diesem Zeitpunkt ein Spannungspuls abgegeben,
  • e) aus den Zeitpunkten, zu denen Spannungspulse abgegeben werden, werden zumindest während des Ausschaltvorgangs Zeitintervalle gebildet, die mit vorgegebenen Zeitintervallen verglichen werden,
  • f) Abweichungen zwischen den aus den Spannungspulsen gebildeten Zeitintervallen und den vorgegebenen Zeitintervallen werden angezeigt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alarm abgegeben wird, wenn die in Schritt f) angezeigten Ab­ weichungen außerhalb vorgegebener Toleranzbereiche liegen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des am Ventil (1) fließenden Stroms IV als zweite Eingangsfunktion gemessen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der mindestens einen gemessenen Eingangsfunktion verstärkt werden.
DE10108425A 2001-02-21 2001-02-21 Vorrichtung und Verfahren zur indirekten Überwachung eines Ventils Expired - Fee Related DE10108425C1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10108425A DE10108425C1 (de) 2001-02-21 2001-02-21 Vorrichtung und Verfahren zur indirekten Überwachung eines Ventils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10108425A DE10108425C1 (de) 2001-02-21 2001-02-21 Vorrichtung und Verfahren zur indirekten Überwachung eines Ventils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10108425C1 true DE10108425C1 (de) 2002-06-06

Family

ID=7675041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10108425A Expired - Fee Related DE10108425C1 (de) 2001-02-21 2001-02-21 Vorrichtung und Verfahren zur indirekten Überwachung eines Ventils

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10108425C1 (de)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005044886A1 (de) * 2005-09-20 2007-04-05 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen eines Endes einer Bewegung eines Ventilkolbens in einem Ventil
FR2891914A1 (fr) * 2005-10-06 2007-04-13 Rene Girard Procede pour diagnostiquer les defauts de fonctionnement d'un dispositif electro-mecano-hydraulique.
WO2011003704A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Continental Automotive Gmbh BESTIMMUNG DES SCHLIEßZEITPUNKTS EINES KRAFTSTOFFEINSPRITZVENTILS BASIEREND AUF EINER AUSWERTUNG DER ANSTEUERSPANNUNG
WO2011134794A1 (de) * 2010-04-26 2011-11-03 Continental Automotive Gmbh ELEKTRISCHE ANSTEUERUNG EINES VENTILS BASIEREND AUF EINER KENNTNIS DES SCHLIEßZEITPUNKTS DES VENTILS
WO2012152835A3 (de) * 2011-05-09 2013-02-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum erkennen eines schliesszeitpunktes eines einen spulenantrieb aufweisenden ventils und ventil
DE102010064048B4 (de) * 2010-12-23 2013-05-16 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruckpumpe
WO2013178367A3 (de) * 2012-05-31 2014-01-23 Avl Deutschland Gmbh Verfahren und vorrichtung zum überwachen einer aktuatorvorrichtung
DE102012023704A1 (de) * 2012-12-05 2014-06-05 Focke & Co. (Gmbh & Co. Kg) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Leimventils
DE102014200346A1 (de) 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Dosiereinrichtung
DE102013211926B4 (de) 2012-06-27 2018-12-13 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zum Einstellen eines Schliesszeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4322199A1 (de) * 1993-07-03 1995-01-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE4433209A1 (de) * 1994-09-17 1996-03-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Ankeraufprallzeitpunktes bei Entstromung eines Magnetventils
DE19526683A1 (de) * 1995-07-21 1997-01-23 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Erkennung des Ankerauftreffens an einem elektromagnetisch betätigbaren Stellmittel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4322199A1 (de) * 1993-07-03 1995-01-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE4433209A1 (de) * 1994-09-17 1996-03-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Ankeraufprallzeitpunktes bei Entstromung eines Magnetventils
DE19526683A1 (de) * 1995-07-21 1997-01-23 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Erkennung des Ankerauftreffens an einem elektromagnetisch betätigbaren Stellmittel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WÜNSCHE, TH.: HEINZL, J.: Rückwirkungen bei Akto- ren sensorisch nutzen. In: F&M, Feinwerktechnik, Mikrotechnik, Mikroelektronik. Bd.101 (1993)5, S. 179-182 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005044886B4 (de) * 2005-09-20 2009-12-24 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen eines Endes einer Bewegung eines Ventilkolbens in einem Ventil
DE102005044886A1 (de) * 2005-09-20 2007-04-05 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen eines Endes einer Bewegung eines Ventilkolbens in einem Ventil
FR2891914A1 (fr) * 2005-10-06 2007-04-13 Rene Girard Procede pour diagnostiquer les defauts de fonctionnement d'un dispositif electro-mecano-hydraulique.
US8935114B2 (en) 2009-07-10 2015-01-13 Continental Automotive Gmbh Determining the closing time of a fuel injection valve based on evaluating the actuation voltage
WO2011003704A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Continental Automotive Gmbh BESTIMMUNG DES SCHLIEßZEITPUNKTS EINES KRAFTSTOFFEINSPRITZVENTILS BASIEREND AUF EINER AUSWERTUNG DER ANSTEUERSPANNUNG
WO2011134794A1 (de) * 2010-04-26 2011-11-03 Continental Automotive Gmbh ELEKTRISCHE ANSTEUERUNG EINES VENTILS BASIEREND AUF EINER KENNTNIS DES SCHLIEßZEITPUNKTS DES VENTILS
US8887560B2 (en) 2010-04-26 2014-11-18 Continental Automotive Gmbh Electric actuation of a valve based on knowledge of the closing time of the valve
DE102010064048B4 (de) * 2010-12-23 2013-05-16 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruckpumpe
WO2012152835A3 (de) * 2011-05-09 2013-02-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum erkennen eines schliesszeitpunktes eines einen spulenantrieb aufweisenden ventils und ventil
US8960225B2 (en) 2011-05-09 2015-02-24 Continental Automotive Gmbh Method for detecting a closing time point of a valve having a coil drive, and valve
KR20150042749A (ko) * 2012-05-31 2015-04-21 아페엘 리스트 게엠바흐 액츄에이터 장치를 모니터링하는 방법 및 장치
WO2013178367A3 (de) * 2012-05-31 2014-01-23 Avl Deutschland Gmbh Verfahren und vorrichtung zum überwachen einer aktuatorvorrichtung
US9523323B2 (en) 2012-05-31 2016-12-20 Avl List Gmbh Method and device for monitoring an actuator device
KR102015471B1 (ko) 2012-05-31 2019-08-28 아페엘 리스트 게엠바흐 액츄에이터 장치를 모니터링하는 방법 및 장치
DE102013211926B4 (de) 2012-06-27 2018-12-13 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zum Einstellen eines Schliesszeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE102012023704A1 (de) * 2012-12-05 2014-06-05 Focke & Co. (Gmbh & Co. Kg) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Leimventils
DE102014200346A1 (de) 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Dosiereinrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3730523C2 (de)
DE3843138C2 (de)
DE19533452B4 (de) Verfahren zur Anpassung einer Steuerung für einen elektromagnetischen Aktuator
DE3715591C2 (de)
DE4237706C2 (de) Einrichtung zur Aufschlagzeitpunkt-Erkennung für den Anker eines Magnetventils
DE29703585U1 (de) Elektromagnetischer Aktuator mit magnetischer Auftreffdämpfung
DE4434684A1 (de) Verfahren zur Steuerung der Ankerbewegung einer elektromagnetischen Schaltanordnung
DE4136415C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen des Betriebs eiens Elektromagneten
DE29703587U1 (de) Elektromagnetischer Aktuator mit Näherungssensor
DE10108425C1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur indirekten Überwachung eines Ventils
EP0225444B1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Elektromagneten
DE60101770T2 (de) Elektrisch betätigtes motorventil mit ausgabe eines positionssignals
DE19742037B4 (de) Verfahren zur Abfallerkennung einer magnetbetriebenen Vorrichtung
DE4013393A1 (de) Verfahren zum ueberwachen der funktion eines elektromagnetventils
DE102007063479A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines eine Endlage eines Elektromagneten anzeigenden Signals
DE2805876A1 (de) Elektrische ueberwachungseinrichtung fuer scheinwiderstandsbehaftete sensoren und verbraucher, insbesondere im bereich der kraftstoffzumessung bei brennkraftmaschinen
EP3877683A1 (de) Magnetventil, steuerungselektronik für ein magnetventil und verfahren zum steuern eines magnetventils
DE3210550C2 (de) Ventilbetätigungsvorrichtung, insbesondere für Vakuumventile
DE3873194T2 (de) Sicherheitssteuerungsvorrichtung fuer einen betaetiger vom typ des klappenrueckschlagelektroventils mit solenoid.
DE19910497A1 (de) Lagemessung eines in einer Magnetspule betätigten Magnetankers
WO2008090047A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines elektromagnetischen ventils
DE4242432A1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Elektromagnetventils, eines Hubmagneten, eines Drehmagneten oder eines Relais
EP1276120B1 (de) Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten
DE19733138A1 (de) Verfahren zur Erkennung der Ankeranlage an einem elektromagnetischen Aktuator
DE102018215687B4 (de) Aktoreinrichtung, Ventileinrichtung und Verfahren zur Erfassung einer Stellung eines Stellglieds

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DRAEGER MEDICAL AG & CO. KG, 23558 LUEBECK, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee