DE3727121A1 - Anordnung zur ruhestellungsueberwachung eines stellantriebs - Google Patents
Anordnung zur ruhestellungsueberwachung eines stellantriebsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ruhestellungsüberwachung
eines durch einen Elektromotor zwischen
wenigstens zwei Ruhestellungen verstellbaren Stellantriebs,
insbesondere eines Schwingungsdämpfers mit verstellbarer
Dämpfung.
Aus der DE-OS 34 46 133 ist ein Schwingungsdämpfer mit
veränderbarer Dämpfkraft bekannt, der zwei Dämpfventilsysteme
umfaßt. Den Dämpfventilsystemen sind unterschiedliche
Beipaßkanäle zugeordnet, die über ein von
einem Elektromotor angetriebenes Steuerventil wechselweise
einschaltbar sind. Der Schwingungsdämpfer umfaßt
einen Doppelrohrzylinder, in welchem ein Kolben verschiebbar
angeordnet ist. Die Dämpfventilsysteme und
das Steuerventil sind in den Kolben integriert, während
der Elektromotor in die als Rohr ausgebildete Kolbenstange
eingebaut ist. Aus Sicherheitsgründen und auch
zu Diagnosezwecken wird gefordert, daß die Funktion des
Stellantriebs des Steuerventils überwacht werden kann.
Es wurde versucht, die Stellung des Steuerventils mit
Hilfe analoger Drehwinkelgeber oder Endschalter zu
überwachen. Diese Überwachungsmaßnahmen erfordern zusätzliche,
störempfindliche, feinmechanische Komponenten
in dem Schwingungsdämpfer. Insbesondere ist es schwierig,
in dem Schwingungsdämpfer zusätzliche elektrische
Leitungen zu verlegen. Darüber hinaus müssen üblicherweise
mehr als zwei Leiter an den Stellbetrieb des
Schwingungsdämpfers angeschlossen werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Ruhestellungsüberwachung
eines durch einen Elektromotor
zwischen wenigstens zwei Ruhestellungen verstellbaren
Stellantriebs anzugeben, der außer den Zuleitungen zu
dem Elektromotor keine zusätzlichen Leitungen für die
Ruhestellungsüberwachung benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
eine auf den Motorstrom ansprechende Überwachungseinrichtung
ein Stellsignal erzeugt, welches der Differenz
zwischen dem im Stillstand von dem Motor aufgenommenen
Kurzschlußstrom multipliziert mit der Dauer
eines zumindest die Dauer der Motorbewegung umfassenden
Zeitintervalls einerseits und dem bestimmten Integral
des Motorstroms über die Dauer dieses Zeitintervalls
andererseits entspricht und daß die Überwachungseinrichtung
das Stellwegsignal zur Erzeugung eines das
Erreichen der Ruhestellung repräsentierenden Überwachungssignals
mit wenigstens einem Grenzwert vergleicht.
Im Rahmen der Erfindung wird ausgenutzt, daß sich der
Drehwinkel des Elektromotors, bei welchem es sich insbesondere
um einen Gleichstrommotor mit konstanter
Erregung handelt, aus seinem Ankerstrom errechnen läßt.
Der Kurzschlußstrom läßt sich hierbei entweder beim Anlaufen
des Motors oder aber beim Erreichen einer durch
Anschläge des Stellantriebs begrenzten Ruhe- bzw.
Endstellung messen. Die Dauer des Zeitintervalls kann
beliebig vorgegeben werden, sofern sichergestellt ist,
daß der Motor im Normalbetrieb den Stellantrieb in dem
Zeitintervall zwischen den beiden gewünschten Endstellungen
verstellen kann. Da der Ankerstrom während des
Motorlaufs kontinuierlich aufintegriert wird, ist das
dem Drehwinkel des Ankers proportionale Stellwegsignal
unabhängig von dem Bewegungsablauf zwischen den beiden
Ruhe- bzw. Endstellungen.
Zweckmäßigerweise wird das Stellwegsignal mit zwei
Grenzwerten verglichen, wobei bei korrekter Betriebsweise
das Stellwegsignal zwischen den beiden Grenzwerten
liegen muß, während bei außerhalb des Bereichs zwischen
den beiden Grenzwerten liegendem Stellwegsignal eine
Fehlermeldung erfolgt.
Die Größe des Stellwegsignals hängt von Parametern des
Elektromotors, insbesondere dessen Ankerwiderstand und
dessen Drehmomentkonstante als auch von Eigenschaften
der Überwachungsschaltung ab. All diese Parameter
können mehr oder weniger temperaturabhängig sein. Insbesondere
wird die Amplitude des Stellwegsignals jedoch
von der Temperaturabhängigkeit des Ankerwiderstands
beeinflußt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung ist zur Kompensation temperaturabhängiger
Überwachungsfehler insbesondere der durch den Temperaturgang
des Ankerwiderstands hervorgerufenen Überwachungsfehler
vorgesehen, daß das Stellsignal oder die
Grenzwerte abhängig vom Wert eines Meßstroms normiert
werden, mit welchem der Elektromotor in der Ruhestellung
des Stellantriebs beaufschlagt wird. In der Ruhestellung
ist bei vorgegebener Motorspannung die Größe des
Meßstroms ein direktes Maß für den tatsächlichen Ankerwiderstand
und damit die temperaturabhängige Änderung
des Stellwegsignals bzw. der Grenzwerte.
Als Meßstrom könnte unmittelbar der für die Ermittlung
des Stellwegsignals gemessene Kurzschlußstrom herangezogen
werden. Insbesondere wenn der Kurzschlußstrom
jedoch erst nach dem Motorlauf gemessen wird, können
sich Meßfehler ergeben, da durch den Motorlauf die
Ankertemperatur erhöht wird. Vorzugsweise wird der
Ankerstrom deshalb für die Temperaturkompensation vor
dem Motorlauf gemessen, wobei der Meßstrom so gering
gehalten ist, daß das durch ihn hervorgerufene Motordrehmoment
kleiner als das Stelldrehmoment des Stellantriebs
ist, der Motor mit anderen Worten den Stellantrieb
nicht bewegen kann.
Die Größe des Meßstroms kann unmittelbar zur Kompensation
des Temperaturgangs des Ankerwiderstands ausgenutzt
werden. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen,
die Größe des Meßstroms als Maß für die Temperatur
des Stellantriebs heranzuziehen und auch den Temperaturgang
anderer Komponenten des Stellantriebs hiervon abhängig
zu kompensieren. Die Überwachungsschaltung kann
zu diesem Zweck einen Tabellenspeicher umfassen, in
welchem Normierungsfaktoren für das Stellwegsignal oder
die Grenzwerte als Funktion der Werte des Meßstroms gespeichert
sind. Auf diese Weise kan auch ein nichtlinearer
Zusammenhang zwischen den Normierungsfaktoren
und der Größe des Meßstroms eingehalten werden.
Der Stellantrieb kann nicht nur dann auf Erreichen
seiner Endstellungen überwacht werden, wenn er in
beiden Stellrichtungen von dem Elektromotor gegen Endanschläge
getrieben wird, sondern auch dann, wenn der
Elektromotor den Stellantrieb lediglich in einer ersten
Bewegungsrichtung antreibt, während er in entgegengesetzter
zweiter Bewegungsrichtung von einer Rückstellfeder
oder dergleichen zurückbewegt wird. In der Rückstellrichtung
wirkt der Elektromotor als Generator,
dessen Ausgangsspannung analog zum Motorstrom zu einem
Stellwegsignal verarbeitet werden kann. Dies läßt sich
bei einer als Mikroprozessor ausgebildeten Überwachungseinrichtung
zum Beispiel dadurch erreichen, daß die
Überwachungseinrichtung für die erste Bewegungsrichtung
über einen Strom/Spannungs-Wandler und einen nachgeschalteten
Analog/Digital-Wandler und für die zweite
Bewegungsrichtung nur über die Analog/Digital-Wandler
an den Elektromotor angekoppelt ist.
Insbesondere beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug kann
der Stellantrieb sehr großen Temperaturschwankungen
z. B. zwischen etwa -40°C und +120°C ausgesetzt sein.
Speziell bei Verwendung vergleichsweise kleiner Motoren
kann es bei tiefen Temperaturen von beispielsweise
weniger als -10°C zu einer Veränderung der Motoreigenschaften
kommen, da der Motor durch zähflüssig werdende
Schmiermittel und Dämpfungsöle des Schwingungsdämpfers
übermäßig belastet wird. Insbesondere bei Kommutator-Motoren
ergibt sich eine starke Welligkeit des Ankerstroms.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird
die starke Welligkeit des Ankerstroms von Kommutator-Motoren
bei tiefen Temperaturen für die Ruhestellungsüberwachung
ausgenutzt. Hierzu umfaßt die Überwachungseinrichtung
einen Zähler, der bei tiefen Temperaturen
von einer Temperaturmeßeinrichtung aktiviert wird und
die Störwellen des Ankerstroms zählt bzw. aufintegriert.
Die Temperaturmeßeinrichtung, bei welcher es sich um
die vorstehend erläuterte Einrichtung zur Kompensation
des Temperaturgangs des Ankerwiderstands handeln kann,
entscheidet temperaturabhängig, nach welcher Überwachungsmethode
das Stellwegsignal erzeugt werden soll. Der
Zähler, dessen Inhalt dem Stellwegsignal entspricht,
kann über ein Tiefpaßfilter an einen vom Ankerstrom
durchflossenen Strommeßwiderstand angeschlossen sein.
Das Tiefpaßfilter hat zweckmäßigerweise eine Grenzfrequenz
zwischen 5 und 10 Hz und trennt die Störwellen
von sonstigen Störungen ab.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung
zur Ruhestellungsüberwachung für
einen Ventilstellantrieb eines Schwingungsdämpfers
mit verstellbarer Dämpfung;
Fig. 2 ein Diagramm, welches den Ankerstrom I eines
Elektromotors des Stellantriebs in Abhängigkeit
von der Zeit t zeigt;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der Anordnung nach Fig. 1
und
Fig. 4 eine für tiefe Temperaturen geeignete Zusatzeinrichtung
für die Anordnung nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt bei 1 schematisch angedeutet ein Steuerventil
eines Schwingungsdämpfers für ein Kraftfahrzeug,
welches von einem Elektromotor 3 zwischen zwei Endstellungen
und gegebenenfalls einer Mittelstellung zwischen
den beiden Endstellungen umschaltbar ist. In den einzelnen
Stellungen hat der Schwingungsdämpfer unterschiedliche
Dämpfungseigenschaften. Die beiden Endstellungen
sind durch feststehende Anschläge 5 definiert, gegen
die ein beweglicher Anschlag 7 des Steuerventils 1
fährt. Soweit das Steuerventil 1 eine Mittelstellung
hat, kann eine Rückstellfeder 9 vorgesehen sein, die
das Steuerventil 1 unabhängig von dem Motor 3 in die
Mittelstellung stellt. Ein Beispiel eines derartigen
Schwingungsdämpfers ist in der DE-OS 34 46 133 beschrieben.
Bei diesem Schwingungsdämpfer ist das
Steuerventil 1 als in den Kolben integriertes Schieberventil
ausgebildet, welches von dem in der Kolbenstange
untergebrachten Motor gestellt wird.
Der Elektromotor 3 ist als Gleichstrommotor mit konstanter
Erregung, beispielsweise als Permanentmagnet-Gleichstrommotor
ausgebildet und erhält seinen Ankerstrom
I aus einer Motorsteuerung 11. Die Motorsteuerung
11 steuert den Motor 3 drehrichtungsabhängig in eine
der beiden Endstellungen des Steuerventils 1 oder gegebenenfalls
dessen Mittelstellung, abhängig von der
Einstellung eines Eingabeglieds 13, beispielsweise
einem Dämpfungswählschalter, der über einen nachfolgend
noch näher erläuterten Mikroprozessor 15 die Motorsteuerung
11 seinerseits steuert.
Aus Sicherheitsgründen und auch für Diagnosezwecke ist
es wünschenswert, daß eine Rückmeldung erfolgt, ob das
Steuerventil 1 tatsächlich auf die am Dämpfungswählschalter
13 eingestellte Dämpfungsstufe gestellt worden
ist. Der Mikroprozessor 15 ermittelt hierzu in nachfolgend
noch näher erläuterter Weise aus einem dem Ankerstrom
des Motors 3 entsprechenden Signal ein dem tatsächlichen
Drehwinkel des Motors 3 entsprechendes
Stellwinkelsignal und vergleicht dieses Signal mit
einer unteren und einer oberen Grenze. In einer Anzeigeeinrichtung
17 wird die Funktionsfähigkeit des Ventilstellantriebs
angezeigt, wenn das Stellwinkelsignal
zwischen den beiden Grenzen liegt bzw. es wird ein Fehler
gemeldet, wenn es außerhalb des Bereichs zwischen
den Grenzen gelegen ist. Bei der Anzeigeeinrichtung
kann es sich um zwei Signallampen handeln. Der Mikroprozessor
15 ist hierzu an einen Analog/Digital-Wandler
19 angeschlossen, der in einem vom Mikroprozessor 15
vorgegebenen Takt das von einem Verstärker 21 aus einem
Strom/Spannungs-Wandler 23 gelieferte Spannungssignal
digitalisiert. Der Strom/Spannungs-Wandler 23 ist an
einen nicht näher dargestellten, in Serie zum Anker des
Motors 3 liegenden Strommeßwiderstand angeschlossen und
liefert das Spannungssignal proportional zum Ankerstrom
des Motors 3. In einem Speicher 25 sind für den Betrieb
des Mikroprozessors 15 erforderliche Programme und
Daten gespeichert.
Fig. 2 zeigt in Abhängigkeit von der Zeit t den Verlauf
des Ankerstroms I für die Drehbewegung des Motors 3
zwischen zwei Endstellungen. Zum Zeitpunkt t = 0 wird der
Motor 3 gestartet, wobei der Ankerstrom I bei noch
stehendem Motor sehr rasch bis auf den Wert des Kurzschlußstroms
I₀ des Motors 3 zunimmt. Der Ankerstrom I
nimmt mit wachsender Beschleunigung des Ankers ab und
erreicht zum Zeitpunkt t₁ erneut den Wert des Kurzschlußstroms
I₀, nachdem zu diesem Zeitpunkt der Endanschlag
5 den Anker erneut zum Stillstand abbremst.
Aus mathematischen Betrachtungen über die mechanischen
und elektrischen Eigenschaften des Elektromotors 3 läßt
sich der von dem Motor 3 in dem Zeitintervall T zurückgelegte
Drehwinkel ϕ T abhängig vom Kurzschlußstrom I₀
und dem momentanen Ankerstrom I (t) gemäß folgender
Gleichung berechnen:
In dieser Gleichung bedeutet ϕ T den Drehwinkel zwischen
den beiden Endstellungen, da sich der Drehwinkel ϕ T nach
Erreichen des Endanschlages nicht mehr ändert, obwohl
das Zeitintervall T größer ist als die Zeitspanne t₁
bis zum Erreichen des Endanschlags 5.
k M ist eine von der Motorkonstruktion abhängige Konstante
und gibt für konstante Erregung des Gleichstrommotors
das Verhältnis des Drehmoments zum Ankerstrom
an.
R ist der Ohm'sche Widerstand des Motorankers.
Die rechte Seite der Gleichung (1) entspricht, nachdem
der anfängliche Stromanstieg sehr rasch erfolgt, dem
schraffierten Bereich in Fig. 2. Der schraffierte
Flächeninhalt ist, nachdem k M und R, wenn auch temperaturabhängig,
als konstant anzusehen sind, ein Maß für
die tatsächlich ausgeführte Drehbewegung des Motorankers
und damit für das vorstehend angesprochene Stellwinkelsignal.
Der Mikroprozessor 15 bildet das bestimmte Integral des
Ankerstroms I (t) in den Grenzen von 0 bis T und subtrahiert
den Wert des erhaltenen Integrals vom Produkt
aus dem Zeitintervall T und dem am Ende des Zeitintervalls
T gemessenen Wert des Kurzschlußstroms I₀. Das
Stellwinkelsignal ist unabhängig von der Größe des
Intervalls T, sofern sichergestellt ist, daß T größer
als die normalerweise für die Stellbewegung erforderliche
Zeitspanne t₁ ist. Das Stellwinkelsignal ist
ferner unabhängig vom Ablauf der Drehbewegung bis zum
Erreichen der Endstellung.
Die Komponenten der in Fig. 1 dargestellten Überwachungsanordnung
zeigen zum Teil eine Temperaturabhängigkeit.
Insbesondere der auf der linken Seite in Gleichung (1)
stehende Ankerwiderstand R ist vergleichsweise stark
von der Temperatur der Ankerwicklung abhängig. Um diese
Temperaturabhängigkeit der Komponenten zu kompensieren,
wird vor jeder Stellbewegung der tatsächliche Wert des
Ankerwiderstands R gemessen und daraus ein die Temperatur
des Stellantriebs repräsentierendes Signal abgeleitet.
Gesteuert von dem Mikroprozessor 15 liefert die
Motorsteuerung 11 während eines vorgegebenen Zeitintervalls
einen Meßstrom in den Anker des Motors 3, dem
eine vorbestimmte, konstante Motorspannung zugrundeliegt.
Die Größe des Meßstroms ist damit entsprechend dem
Ohm'schen Gesetz umgekehrt proportional dem tatsächlichen
Ankerwiderstand und somit ein Maß für die Temperaturabhängigkeit
des Stellwinkelsignals. Soweit die
übrigen Motorkonstanten und Parameter der Überwachungsschaltung
hinreichend temperaturkonstant sind, kann das
Stellwinkelsignal oder besser die von dem Mikorprozessor
15 mit dem Stellwinkelsignal verglichene obere und
untere Grenze mit einem direkt aus dem Meßstrom abgeleiteten
Korrekturfaktor multipliziert werden. Zweckmäßigerweise
umfaßt jedoch der Speicher 25 einen Tabellenspeicher,
in welchem abhängig von der Größe des Meßstroms
Korrekturfaktoren gespeichert sind, die auch die
Temperaturabhängigkeit der sonstigen Komponenten berücksichtigen.
Die dem Meßstrom zugrundeliegende Motorspannung
ist so klein dimensioniert, daß das durch den Meßstrom
erzeugte Drehmoment nicht ausreicht, um das
Steuerventil 1 zu bewegen. Der Meßstrom ist insbesondere
so gering bemessen, daß es zu keiner nennenswerten
Erwärmung der Ankerwicklung durch die vom Meßstrom
erzeugte Verlustwärme kommt.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms für das
Programm des Mikroprozessors 15. Nach dem über die
Eingabeeinrichtung 13 veranlaßten Start, durch den das
Steuerventil 1 von einer Ruhestellung in eine andere
Ruhestellung überführt werden soll, wird zunächst der
Motor 3 mit dem Meßstrom für die Temperaturmessung
durch Anlegen der Meß-Konstantspannung angesteuert.
Nach Digitalisierung des aufgrund des Meßstroms sich
ergebenden Spannungssignals im Analog/Digital-Wandler
19 liest der Mikroprozessor 15 aus dem Speicher 25 die
zur gemessenen Temperatur korrespondierenden Korrekturfaktoren
für die untere und obere Grenze des Stellwinkelsignals
und multipliziert die vorgegebenen Grenzwerte
mit den Korrekturfaktoren für den späteren Vergleich
mit dem Stellwinkelsignal.
Der Mikroprozessor 15 umfaßt für den Integrationsschritt
bei der Bildung des Stellwinkelsignals ein Register
(Σ-Register), in welchem periodisch in Zeitabständen Δ T
von dem Analog/Digital-Wandler 19 gelieferte, dem
Momentanwert des Ankerstroms I entsprechende Werte
akkumuliert werden können. Der Mikroprozessor 15 umfaßt
ferner einen Zähler (Δ T-Zähler), der die Anzahl der
Δ T-Schritte zählt und damit bei Erreichen einer vorgegebenen
Endstandszahl n ein Maß für die Integrationsperiode
T = n × Δ T liefert. Das Register und der Zähler
können durch Speicherplätze des Speichers 25 gebildet
sein.
Bei der Ermittlung des Stellwinkelsignals werden zunächst
das Register und der Zähler gelöscht, worauf der
Motor 3 mit dem die Stellbewegung des Steuerventils 1
bewirkenden Stellstrom angesteuert wird. Nach Abwarten
jeweils eines Tastintervalls Δ T wird der Analog/Digital-Wandler
19 gestartet und der sich ergebende Digitalwert
für den Integrationsvorgang zum Inhalt des
Registers hinzuaddiert. Die Tastintervalle Δ T werden
in üblicher Weise durch einen Timer des Mikroprozessors
15 bestimmt. Nach jeder Addition in dem Register wird
der Inhalt des Zählers um 1 erhöht und in einer Entscheidungsstufe
daraufhin abgefragt, ob er den Endstand
n des Zählers erreicht hat. Ist der Endstand n nicht
erreicht, wird ein weiterer Meßschritt ausgeführt. Ist
der Endstand n und damit die Integrationsgrenze erreicht,
so wird der Analog/Digital-Wandler 19 für die
Messung des Kurzschlußstroms I₀ erneut gestartet,
wonach das Stellwinkelsignal errechnet wird, indem der
zuletzt digitalisierte Wert des Kurzschlußstroms I₀ mit
dem Inhalt des Zählers multipliziert wird und hiervon
der Inhalt des Registers subtrahiert wird. In nachfolgenden
Entscheidungsstufen wird überprüft, ob das
Stellwinkelsignal größer als die mit dem Korrekturfaktor
multiplizierte untere Grenze und kleiner als die mit
dem Korrekturfaktor multiplizierte obere Grenze ist.
Ist dies der Fall, wird die Funktionsanzeige der Anzeigeeinrichtung
17 gesetzt und das korrekte Erreichen der
Endstellung signalisiert. Ist dies nicht der Fall,
erfolgt eine Fehlermeldung. In beiden Fällen endet
danach das Überwachungsprogramm.
Die Überwachungsschaltung wurde voranstehend für den
Fall erläutert, daß der Motor 3 das Steuerventil 1
aktiv gegen einen Endanschlag treibt. Die Überwachungsschaltung
arbeitet auch für den Fall, daß die Rückstellung
des Steuerventils von der Rückstellfeder 9 passiv
ausgeführt wird. Bei der passiven Rückstellbewegung
arbeitet der Motor 3 als Gleichstromgenerator und liefert
eine Ankerspannung, die für die Ermittlung des
Stellwinkelsignals über den in Fig. 1 bei 27 gestrichelt
eingezeichneten Weg unter Umgehung des Strom/Spannungs-Wandlers
23 in den Analog/Digital-Wandler 19 eingespeist
wird. Das Stellwinkelsignal folgt bei Zugrundelegung
der Generatorspannung einer Integrationsgleichung
ähnlich der für den aktiven Betrieb aufgestellten
Gleichung 1.
Insbesondere bei Steuerventilen von Schwingungsdämpfern
eines Kraftfahrzeugs, muß der Stellantrieb und die
Überwachungsschaltung in einem außerordentlich großen
Temperaturbereich von beispielsweise -40°C bis 120°C
funktionsfähig sein. Da sich insbesondere bei tiefen
Temperaturen von beispielsweise weniger als -10°C die
Antriebscharakteristik des Motors 3 ändert, kann in
einer Ausgestaltung der Schaltung nach Fig. 1 vorgesehen
sein, daß die Funktionsüberwachung lediglich in
einem oberen Temperaturbereich, d. h. bei Temperaturen
höher als beispielsweise -10°C, in der vorangegangenen
erläuterten Weise durchgeführt wird, während für den
Bereich tiefer Temperaturen von weniger als -10°C das
Stellwinkelsignal nach einem anderen Prinzip ermittelt
wird. Hierzu kann zusätzlich eine Schaltung nach
Fig. 4 vorgesehen sein, die von dem Mikroprozessor 15
aufgrund der jedem Stellvorgang vorangehenden Temperaturmessung
aktiviert wird, wenn die Temperaturmessung
eine Temperatur von weniger als -10°C ergibt. Bei der
Schaltung nach Fig. 4 wird ausgenutzt, daß der Ankerstrom
des als Kommutatormotor ausgebildeten Motors 3
bei tiefen Temperaturen eine durch den Kommutierungsvorgang
hervorgerufene, starke Welligkeit zeigt. Mittels
eines Zählers 29 werden in einem vom Ankerstrom
des Motors 3 durchflossenen Stromfühlwiderstand 31
auftretende Kommutierungsspannungswellen bzw. Kommutierungs-Störspannungsimpulse
gezählt. Die Zahl der
Wellen bzw. Impulse ist direkt proportional dem Drehwinkel
des Motors. An den Stromfüllwiderstand 31 ist
ein Tiefpaßfilter 33 angeschlossen, welches nicht vom
Kommutierungsvorgang herrührende Störimpulse abtrennt.
Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters kann beispielsweise
bei etwa 5 bis 10 Hz liegen und wird entsprechend den
Eigenschaften des Motors 3 und des Steuerventils 1 bemessen.
Ein Verstärker 35 verstärkt das Ausgangssignal
des Tiefpaßfilters 33 und kann, falls erforderlich,
Ausgangsimpulse des Filters 33 begrenzen. Der Mikroprozessor
15 ist an den Zähler 29 angeschlossen und vergleicht
dessen Inhalt mit der unteren und oberen Stellwinkelgrenze.
Auch für die Schaltung nach Fig. 4 kann
ein Zeitintervall T vorgegeben sein, innerhalb dem der
Motor 3 im Normalbetrieb das Steuerventil 1 gestellt
haben muß.
Claims (11)
1. Anordnung zur Ruhestellungsüberwachung eines durch
einen Elektromotor (3) zwischen wenigstens zwei
Ruhestellungen verstellbaren Stellantriebs, insbesondere
eines Schwingungsdämpfers mit verstellbarer
Dämpfung, dadurch
gekennzeichnet, daß eine auf
den Motorstrom ansprechende Überwachungseinrichtung
(15, 19, 23) ein Stellsignal erzeugt, welches
der Differenz zwischen dem im Stillstand von dem
Motor (3) aufgenommenen Kurzschlußstrom (I₀)
multipliziert mit der Dauer eines, zumindest die
Dauer der Motorbewegung umfassenden Zeitintervalls
(T) einerseits und dem bestimmten Integral des
Motorstroms (I) über die Dauer dieses Zeitintervalls
(T) andererseits entspricht und daß die Überwachungseinrichtung
(15, 19, 23) das Stellwegsignal zur
Erzeugung eines das Erreichen der Ruhestellung
repräsentierenden Überwachungssignals mit wenigstens
einem Grenzwert vergleicht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zeitintervall
(T) eine vorherbestimmte Dauer größer
als die im Normalbetrieb für die Bewegung zwischen
den zwei Ruhestellungen erforderliche Stellzeit
(t₁) hat.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest
eine der Ruhestellungen des Stellantriebs durch
einen Endanschlag (5) wegbegrenzt ist und daß die
Überwachungseinrichtung (15, 19, 23) den Kurzschlußstrom
am Ende des vorbestimmten Zeitintervalls T
erfaßt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung
(15, 19, 23) das Stellwegsignal
mit zwei Grenzwerten vergleicht und ein die
Abweichung von der Ruhestellung repräsentierendes
Überwachungssignal erzeugt, wenn das Stellwegsignal
außerhalb des Bereichs zwischen den beiden
Grenzwerten liegt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungseinrichtung (15, 19, 23) den
Grenzwert oder das Stellwegsignal zur Kompensation
temperaturabhängiger Überwachungsfehler abhängig
vom Wert eines in der Ruhestellung des Stellantriebs
durch den Elektromotor (3) fließenden
Meßstroms normiert.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Meßstrom so gewählt ist, daß das durch ihn hervorgerufene
Motordrehmoment kleiner als das Stelldrehmoment
des Stellantriebs ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungseinrichtung (15, 19, 23) den
Wert des Meßstroms vor der Ermittlung des Stellwegsignals
ermittelt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungseinrichtung (15, 19, 23) einen
Tabellenspeicher (25) aufweist, in welchem Normierungsfaktoren
für das Stellwegsignal oder den
Grenzwert als Funktion der Werte des Meßstroms
gespeichert sind.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (3) den Stellantrieb in einer
ersten Bewegungsrichtung zwischen zwei Ruhestellungen
bewegt, daß der Stellantrieb eine Rückstellfeder
(9) umfaßt, die ihn in entgegengesetzter
zweiter Bewegungsrichtung zwischen den beiden
Ruhestellungen bewegt, daß die Überwachungseinrichtung
(15, 19, 23) als Mikroprozessor (15) ausgebildet
ist und für die erste Bewegungsrichtung über
einen Strom/Spannungs-Wandler (23) und einen nachgeschalteten
Analog/Digital-Wandler (19) und für
die zweite Bewegungsrichtung nur über den Analog/Digital-Wandler
(19) an den Elektromotor (3) angekoppelt
ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (3) als Kommutator-Gleichstrommotor ausgebildet ist,
daß eine Temperaturmeßeinrichtung, abhängig von einem in der Ruhestellung des Stellantriebs durch den Anker des Gleichstrommotors (3) fließenden Meßstrom ein Steuersignal erzeugt, welches anzeigt, ob die Ankertemperatur in einem höheren ersten Temperaturbereich oder einem niedrigeren zweiten Temperaturbereich, in welchem beim Betrieb des Gleichstrommotors (3) Kommutator-Störwellen auftreten, liegt und
daß die Überwachungseinrichtung (15, 19, 23) einen Zähler (29) aufweist und im zweiten Temperaturbereich zur Erzeugung des Stellwegsignals die Störwellen zählt.
daß der Elektromotor (3) als Kommutator-Gleichstrommotor ausgebildet ist,
daß eine Temperaturmeßeinrichtung, abhängig von einem in der Ruhestellung des Stellantriebs durch den Anker des Gleichstrommotors (3) fließenden Meßstrom ein Steuersignal erzeugt, welches anzeigt, ob die Ankertemperatur in einem höheren ersten Temperaturbereich oder einem niedrigeren zweiten Temperaturbereich, in welchem beim Betrieb des Gleichstrommotors (3) Kommutator-Störwellen auftreten, liegt und
daß die Überwachungseinrichtung (15, 19, 23) einen Zähler (29) aufweist und im zweiten Temperaturbereich zur Erzeugung des Stellwegsignals die Störwellen zählt.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zähler
(29) über ein Tiefpaßfilter (33) an einen vom
Motorstrom durchflossenen Stromfühlwiderstand (31)
angeschlossen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873727121 DE3727121A1 (de) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | Anordnung zur ruhestellungsueberwachung eines stellantriebs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873727121 DE3727121A1 (de) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | Anordnung zur ruhestellungsueberwachung eines stellantriebs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3727121A1 true DE3727121A1 (de) | 1989-02-23 |
Family
ID=6333752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873727121 Withdrawn DE3727121A1 (de) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | Anordnung zur ruhestellungsueberwachung eines stellantriebs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3727121A1 (de) |
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---|---|---|---|---|
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-
1987
- 1987-08-14 DE DE19873727121 patent/DE3727121A1/de not_active Withdrawn
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DE19539915B4 (de) * | 1995-10-27 | 2007-06-28 | Elan Schaltelemente Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Überwachung wie Stillstands- und/oder Einrichtdrehzahlüberwachung eines Antriebs, insbesondere hochdynamischen Servoantriebs, sowie Lastrelais insbesondere zur Verwendung bei einem entsprechenden Verfahren |
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