DE3819761A1 - Digitalventilsystem - Google Patents
DigitalventilsystemInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
- F16K27/003—Housing formed from a plurality of the same valve elements
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Digitalventilsystem für einen
Düsenfeuchter mit mindestens einer Digitalventilanord
nung, die mindestens zwei in bezug auf die Strömungsrich
tung eines Fluids parallel angeordnete Magnetventile
aufweist, die den Fluiddurchsatz steuern und die einzeln
ansteuerbar sind, und mit einer Ventilansteuerungsschal
tung.
Ein solches Digitalventilsystem ist aus Düsenbefeuch
tungsanlagen der Anmelderin bekannt. Systeme dieser
Art werden unter anderem zum Befeuchten von Papierbahnen
verwendet. Dabei wird Wassser in Abhängigkeit von einem
vorhandenen Feuchtigkeitsprofil in der Papierbahn so
dosiert auf die in bezug auf die Düsenbefeuchtungsanlage
bewegte Papierbahn gesprüht, daß eine möglichst gleich
mäßige Feuchtigkeitsverteilung sowohl in Quer- als auch
in Längsrichtung der Papierbahn erzielt wird. Die Feuch
tigkeit wird dabei durch mehrere Düsen mit unterschied
lich großen Öffnungen versprüht. Die Zuleitungen zu
den einzelnen Düsen werden durch Magnetventile verschlos
sen oder freigegeben. Die Anzahl und die Größe der frei
gegebenen Düsen bestimmt die Menge der Flüssigkeit,
die auf das Papier gesprüht wird.
Bisher wurden Magnetventile verwendet, die von einer
Feder in Schließstellung gehalten wurden. Zum Öffnen
wurde eine Spule durch einen bestimmten Strom erregt,
um den Ventilschaft zurückzuziehen und somit das Ventil
in die Öffnungsstellung zu bringen. Um das Ventil in
der geöffneten Stellung zu halten, war ein andauernder
Stromfluß erforderlich. Dieser Strom verursacht neben
einer unerwünschten Wärmebelastung auch erhebliche Be
triebskosten. Diese ergeben sich daraus, daß nicht nur
ein einziges Magnetventil in seiner geöffneten Stellung
gehalten werden muß. In einem normalen Düsenbefeuchter
sind mehrere hundert solcher Magnetventile angeordnet,
die einen entsprechend hohen Strombedarf haben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Digi
talventilsystem anzugeben, das weniger Betriebskosten
verursacht.
Diese Aufgabe wird bei einem Digitalventilsystem der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Magnet
ventile als bistabile Magnetventile ausgebildet sind.
Bistabile Magnetventile haben zwei Stellungen, nämlich
eine geöffnete und eine geschlossene Stellung. Ohne
äußere Einflüsse verharrt das Ventil in der Stellung,
in der es sich gerade befindet. Durch einen Stromimpuls
kann das Ventil jedoch in seine andere Stellung gebracht
werden. Dort verharrt es, bis es durch einen erneuten
Stromimpuls wieder in die andere Stellung gebracht wird.
Strom ist also nur für das Umschalten notwendig und
wird nicht zum Halten des Magnetventils in seiner geöff
neten Stellung verbraucht. Der Strombedarf und damit
die Stromkosten während des Betriebs lassen sich dadurch
erheblich vermindern. Auch beim Anfahren des Systems
ergeben sich beträchtliche Vorteile. In herkömmlichen
Systemen konnte der Fall auftreten, daß alle Ventile
gleichzeitig geöffnet werden mußten. Auf diesen Bedarf
hin mußte die Stromversorgung zugeschnitten sein. Beim
erfindungsgemäßen System ergibt sich für den gleichen
Fall die statische Wahrscheinlichkeit, daß einige der
Ventile bereits geöffnet sind. Die Energie zu ihrer
Betätigung kann bereits eingespart werden. Darüber hin
aus ist kein länger dauernder Haltestrom erforderlich,
sondern nur ein relativ kurzer Stromimpuls. Die Stromver
sorgung kann somit entsprechend schwächer dimensioniert
werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ventilan
steuerungsschaltung im Bereich der Digitalventilanord
nung angeordnet. Dies hat den besonderen Vorteil, daß
zum Betreiben der Digitalventilanordnung über die Ventil
steuerleitungen keine Leistung, sondern nur noch Befehle
übertragen werden müssen. Für die Leistungsversorgung
genügt ein Leitungspaar, das von einer Digitalventil
anordnung zur nächsten weitergeführt werden kann. Die
Umsetzung der Befehle in einen die Ventile umschaltenden
Stromimpuls geschieht vor Ort. Die Steuerleitungen zu
den Ventilen können daher entsprechend dünner ausgeführt
werden. Die Wartung vereinfacht sich.
Vorteilhafterweise ist die Ventilansteuerungsschaltung
mit einer Gießmasse wasserdicht vergossen. Dadurch wird
ein gesonderter Schrank eingespart, der die Schaltung
vor Umwelteinflüssen, die gerade beim Düsenfeuchter
durch erhöhte Feuchtigkeit und Wärme vermehrt auftreten,
schützt.
Von Vorteil ist es auch, daß die Magnetventile einer
jeden Digitalventilanordnung einen gemeinsamen Träger
aufweisen und ihrerseits die zugehörige Ventilansteue
rungsschaltung tragen. Damit wird eine präzise Anordnung
der Ventile zueinander sichergestellt. Die Ventilaus
steuerungsschaltung benötigt keine gesonderte Halterung.
Insbesondere können die Magnetventile einer jeden Digi
talventilanordnung als Träger ein gemeinsames Gehäuse
aufweisen, das als länglicher Balken ausgebildet ist.
Hierdurch werden Träger und Zuleitung miteinander ver
einigt.
Von besonderem Vorteil ist es, daß die Ventilansteue
rungsschaltung mit dem von ihr angesteuerten Ventilen
durch eine Steckverbindung verbunden ist. Damit wird
eine einfache Montage und Wartung sichergestellt. Die
Schaltungen befinden sich unmittelbar an den Ventilen,
was kurze Wege für die an die Ventile zu übertragende
Leistung bedeutet. Damit werden die Verluste weitgehend
minimiert. Außerdem sind die Übertragungswege wenig
störanfällig.
Es ist vorteilhaft, wenn die Größtebene der Ventilan
steuerungsschaltung parallel zu der durch die Mittel
achsen der Magnetventile gehenden Ebene angeordnet ist.
Mit Größtebene ist die Ebene gemeint, die den größten
Querschnitt der Schaltung beinhaltet. Damit stört die
Ventilansteuerungsschaltung nicht die Funktion der Digi
talventilanordnung, ist aber trotzdem leicht zugänglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Digi
talventilsystems wird die Ventilansteuerungsschaltung
über einen seriellen Bus von einer Zentraleinheit ge
steuert. Bistabile Magnetventile benötigen drei Leitun
gen, von denen eine als Masseleitung dient. Die Masse
leitung kann für eine Gruppe von Magnetventilen zwar
gemeinsam verwendet werden, jedoch benötigt man für
eine Anordnung mit vier Ventilen immer noch neun Leitun
gen. Durch die Verwendung eines Busses vermindert sich
die Anzahl der nötigen Leitungen zwischen der Zentral
einheit und den einzelnen Digitalventilanordnungen er
heblich. Die Wartung wird vereinfacht, da nicht mehr
für jedes bistabile Magnetventil zwei Steuerleitungen
vorgesehen sein müssen, sondern die Steuerbefehle für
alle Digitalventilanordnungen gemeinsam über eine einzige
Leitung übertragen werden können.
Besonders bevorzugt ist dabei, daß die Ventilansteue
rungsschaltung einen Speicher aufweist, der eine der
Digitalventilanordnung zugewiesene Adresse und den
Schaltzustand der Magnetventile speichert. Durch die
Speicherung des Schaltzustandes ist eine Überwachung
der Digitalventilanordnung durch die Zentraleinheit
jederzeit möglich.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Ventilansteuerungs
schaltung eine Steuereinheit aufweist, die in einem
Signal von der Zentraleinheit eine Adresse und einen
Befehl erkennt, die Adresse mit der gespeicherten Adresse
vergleicht und bei Übereinstimmung der Adresse aufgrund
des Befehls den Schaltzustand der Magnetventile ändert
und/oder den Schaltzustand der Magnetventile an die
Zentraleinheit zurückmeldet. Damit werden die über den
Bus gesendeten Signale auf einfache und schnelle Art
ausgewertet. Jedem Befehl ist eine Adresse vorangestellt.
Diese Adresse, die natürlich für jede Digitalventilan
ordnung verschieden ist, wird mit der in dem Speicher
gespeicherten Adresse verglichen. Nur bei Übereinstimmung
wird die Steuereinheit tätig und ändert den Schaltzu
stand. Als Alternative oder zusätzlich kann sie ein
Signal aussenden, das der Zentraleinheit den Schaltzu
stand der Ventile mitteilt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die
Steuereinheit ein Mikroprozessor. Die Realisierung der
angeführten Funktion durch einen Mikroprozessor ist
wesentlich platzsparender und somit ökonomischer. Außer
dem ist ein Mikroprozessor flexibler in der Anwendung,
da für eine Betriebsänderung lediglich eine leicht durch
zuführende Programmänderung notwendig ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform speichert
der Speicher den Schaltzustand der Magnetventile nur
bei einem Absinken der Versorgungsspannung unter einen
vorbestimmten Wert. Dies hat den Vorteil, daß Verarbei
tungszeit des Mikroprozessors eingespart wird. Nur bei
einer Bedingung, die einen möglichen gesteuerten oder
ungesteuerten Stopp des Systems andeutet, ist es erfor
derlich, die Schaltzustände der einzelnen Magnetventile
zu speichern, damit beim Wiederanfahren der Anlage die
Zentraleinheit die notwendigen Informationen abrufen
kann.
Von Vorteil ist es auch, wenn der Speicher als elektrisch
änderbarer programmierbarer Speicher ausgebildet ist.
Ein solcher Speicher bewahrt seine Informationen auch
dann, wenn er von einer Versorgungsspannung abgeschaltet
wird.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der
eine mit der Ventilansteuerungsschaltung verbindbare
Adressierungseinrichtung vorgesehen ist, mit der die
im Speicher gespeicherte Adresse ohne Eingriff in das
System geändert werden kann. Dies erleichtert die Vor
ratshaltung und den Austausch der Ventilansteuerungs
schaltung. Es muß nur ein einziger Typ davon vorrätig
gehalten werden. Vor dem Austausch der Schaltungen oder
auch, nachdem die Schaltung an ihrem Platz angeordnet
ist, wird über die Adressiereinrichtung die Adresse
in den Speicher eingespeichert, die der Position der
Digitalventilanordnung in dem gesamten Düsenfeuchter
entspricht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden
die von der Zentraleinheit gesendeten Signale und die
von der Ventilansteuerungsschaltung zurückgemeldeten
Signale über zwei getrennte Leitungen geführt. Dies
vereinfacht die Organisation des Systems erheblich.
Die Steuereinheit muß nicht mehr zwischen Befehlen,
die möglicherweise von ihr ausgeführt werden müßten,
und Daten, die ohne Einfluß auf sie sind, unterscheiden.
Alle Signale auf einer Leitung sind Befehle, und alle
Signale auf einer anderen Leitung sind zurückgemeldete
Daten, die nur für die Zentraleinheit interessant sind.
Besonders bevorzugt ist es, wenn bei einem Digitalventil
system mit mindestens zwei Digitalventilanordnungen
die Zentraleinheit Signale, die eine Änderung des Schalt
zustandes einer Digitalventilanordnung bewirken, in
einem solchen zeitlichen Abstand an die einzelnen Ventil
ansteuerungsschaltungen gesendet werden, daß nur die
Magnetventile einer vorbestimmten Anzahl von Digitalven
tilanordnungen gleichzeitig ihren Schaltzustand ändern.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die vorbestimmte
Anzahl höchstens 10% der Anzahl der im System vorhande
nen Digitalventilanordnungen beträgt. Damit läßt sich
der Strombedarf, der in einem Moment auftreten kann,
noch weiter vermindern, und die Stromversorgungseinrich
tung kann weiter verkleinert werden. Nach dem Umschal
ten, also nach dem einzigen Zeitpunkt an dem die Magnet
ventile Strom benötigen, steht die gesamte Kapazität
der Stromversorgung wieder für andere Magnetventile
zum Umschalten zur Verfügung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist
die Digitalventilanordnung mindestens vier Magnetventile
auf, die durch ein Signal mit mindestens vier Bits ange
steuert werden. Damit sind mindestens 16 Abstufungen
der versprühten Flüssigkeitsmenge möglich.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Durchlaßöffnungen
der vier Magnetventile so bemessen sind, daß sich die
Abgabemengen von benachbarten Magnetventilen jeweils
verdoppeln, also im Verhältnis von 1 : 2 : 4 : 8 . . . stehen.
Damit läßt sich eine kontinuierliche Abstufung der aus
gesprühten Flüssigkeitsmenge erreichen.
Bevorzugterweise ist eine Anzeigeeinrichtung zum Anzei
gen des Schaltzustandes der Magnetventile vorgesehen.
Dies ermöglicht eine leichte Überwachung des Schaltzu
standes der Magnetventile. Eine Fehlfunktion kann damit
leicht lokalisiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Digitalventil
anordnung,
Fig. 2 einen Schnitt A-A nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Schaltschema eines Digitalventilsystems und
Fig. 4 eine weitere Digitalventilanordnung im Schnitt.
In Fig. 1 ist eine Digitalventilanordnung 40 gezeigt,
die vier Magnetventile 14 bis 17 mit einem gemeinsamen
Gehäuse 22 aufweist. Jedes Magnetventil, z.B. ein Ventil
des Typs SCX B 262C 002E der Firma ASCO, öffnet den Weg
für ein Fluid aus einer Zuführleitung 39 in eine der
Düsen 23 bis 26. Die Düsen 23 bis 26 haben jeweils unter
schiedlich große Düsendurchmesser, und zwar stehen die
Abgabemengen im Verhältnis 1 : 2 : 4 : 8 untereinander. Im
Betrieb wird eine Papierbahn entlang der Längsrichtung
des Gehäuses 22 an den Düsen vorbeigezogen. Jede Düse
23 bis 26 besprüht also denselben Streifen auf der Pa
pierbahn. Je nach dem Schaltzustand der einzelnen Magnet
ventile 14 bis 17 dringt eine unterschiedlich große
Flüssigkeitsmenge durch die Düsen 23 bis 26. Diese Flüs
sigkeitsmenge läßt sich in 16 Stufen regeln, und zwar
von Stufe 0 (alle Ventile sind geschlossen, keine Flüs
sigkeit dringt durch die Düsen 23 bis 26) bis 15 (alle
Ventile sind geöffnet, die maximale Flüssigkeitsmenge
dringt durch die Düsen 23 bis 26).
Von den Magnetventilen 14 bis 17 ist eine Ventilansteue
rungsschaltung 10 getragen, die über ein elektrisches
Kabel 35 angesteuert und mit Strom versorgt wird. Das
Kabel 35 weist an seinem anderen Ende eine Steckverbindung
41 auf. Die gesamte Ventilansteuerungsschaltung 10 ist
in eine Gußmasse 33 eingebettet, die die Schaltung 10
gegen Wasser und andere mechanische Einflüsse abdichtet.
Aus der Gußmasse ragen lediglich die Spitzen von vier
Leuchtdioden 18 bis 21, die den Schaltzustand der ihnen
zugeordneten Magnetventile 14 bis 17 anzeigen, Steck
verbindungen 30 und das Kabel 35 heraus. Ein Aufleuchten
einer Leuchtdiode 18 bis 21 zeigt an, daß das zugehörige
Magnetventil 14 bis 17 geöffnet ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Ventilansteue
rungsschaltung 10 für jedes Magnetventil 14 bis 17 eine
Steckverbindung 30 auf, die jeweils mit einem Gegenstück
31 des zugehörigen Magnetventils 14 bis 17 verbunden
ist. Jedes Magnetventil weist einen Ventilschaft 28
auf, der in einer Spulen-Magnet-Anordnung 29 gelagert
ist. Die Spulen-Magnet-Anordnung 29 wird über drei elek
trische Anschlüsse 32 gespeist. Von den drei elektri
schen Anschlüssen 32 dienen einer als Masseanschluß
und zwei als Anschlüsse für Steuersignalleitungen. Ein
Impuls auf die eine Steuersignalleitung bewirkt, daß
der Ventilschaft 28 nach links gezogen wird, wo er ver
harrt. In dieser Stellung ist das Ventil geöffnet. Das
Ventilschließelemtent 27 gibt den Weg vom Wasseranschluß
39 (Fig. 1) zur Düse 23 frei, die in Fig. 2 vereinfacht
dargestellt ist. Ein Stromimpuls auf der anderen Steuer
signalleitung bewirkt, daß der Ventilschaft 28 in die
andere Richtung bewegt wird, wo er ebenfalls verharrt.
Das Ventilschließelement 27 verschließt in dieser Stel
lung den Zugang zur Düse 23. Ohne äußere mechanische
Einflüsse und ohne Stromstöße auf den Steuersignalleitun
gen ändert der Ventilschaft 28 seine Lage in der Spu
len-Magnet-Anordnung 29 nicht. Jedes Magnetventil 14
bis 17 ist in eine Vergußmasse 34 eingegossen, die die
elektrischen Anschlüsse vor Wasser und mechanischen
Beschädigungen schützt.
Das Magnetventilgehäuse 22 mit den daran befestigten
Magnetventilen 14 bis 17 und den Düsen 23 bis 26 kann
wie ein herkömmliches Ventilgehäuse montiert werden.
Vor oder nach der Montage kann die Ventilansteuerungs
schaltung 10 auf die Magnetventile 14 bis 17 aufgesteckt
werden. Durch die vier Steckverbindungen 30, 31 ist
ein sicherer Sitz gewährleistet. Der Stecker 41 des
elektrischen Kabels 35 wird mit einer nachstehend erläu
terten Busleitung verbunden. Nach Verbindung des Wasser
anschlusses 39 mit einer Wasserversorgung ist die Digi
talventilanordnung 40 betriebsbereit. Im Fall einer
Störung läßt sich die Schaltung 10 als Modul auswechseln,
ohne daß die Digitalventilanordnung 40 ausgebaut werden
muß.
Fig. 3 zeigt ein Schaltschema des Digitalventilsystems.
Ein solches System weist in der Regel eine Vielzahl,
etwa 80 bis 100, Digitalventilanordnungen auf. Jede
Digitalventilanordnung wird durch eine Ventilansteue
rungsschaltung 10 bis 13 angesteuert, von denen beispiel
haft vier dargestellt sind. Der Aufbau einer jeden sol
chen Ventilansteuerungsschaltung ist identisch.
Jede Ventilansteuerungsschaltung 10 weist einen Mikropro
zessor 61 als Steuereinheit auf, der über eine der An
zahl von anzusteuernden Magnetventilen entsprechende
Anzahl von Leitungen mit einem Magnetventiltreiber 62
verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
werden vier Magnetventile 14 bis 17 geschaltet, so daß
vier Leitungen zwischen dem Mikroprozessor 61 und dem
Magnetventiltreiber 62 vorhanden sind. Außerdem ist
der Magnetventiltreiber 62 mit vier Leuchtdioden 18
bis 21 verbunden. Weiterhin weist die Ventilansteuerungs
schaltung 10 einen Speicher 63 auf, der einen Speicher
bereich 64 für den Schaltzustand und einen Speicherbe
reich 65 für die Adressenspeicherung enthält. Zudem
ist auf der Ventilansteuerungsschaltung eine Strom-
und Spannungsversorgung 66 angeordnet, die den Mikropro
zessor 61, den Magnetventiltreiber 62 und den Speicher
63 mit Strom und Spannung versorgt. Der Speicher 63
ist mit dem Mikroprozessor 61 verbunden.
Nach außen weist jede Ventilansteuerungsschaltung 10
vier Leitungen auf, die durch das Kabel 35 nach außen
geführt werden. Zwei Leitungen dienen dabei zur Strom-
und Spannungsversorgung, während die anderen beiden
Leitungen zur Übertragung von Befehlen und Informationen
von einer Zentraleinheit 60 zu den einzelnen Ventilan
steuerungsschaltungen 10 und umgekehrt dienen.
Neben der erforderlichen Anzahl von Ventilansteuerungs
schaltungen 10 bis 13 weist das System eine Zentralein
heit 60 auf, die mit einem Bus verbunden ist. Der Bus
enthält eine Befehlsleitung 36 zur Übermittlung von
Befehlen von der Zentraleinheit 60 an die Ventilansteue
rungsschaltungen 10 bis 13 und eine Rückmeldeleitung
37 zum Übermitteln von Informationen von den Ventilan
steuerungsschaltungen 10 bis 13 an die Zentraleinheit
60. Jede Ventilansteuerungsschaltung 10 bis 13 ist über
das Kabel 35 und die Steckverbindung 41 mit dem Bus
verbunden. Zweckmäßigerweise in einem Kabel mit dem
Bus ist die Strom- und Spannungsversorgungsleitung 38
geführt, die ebenfalls über die Steckverbindung 41 die
Strom- und Spannungsversorgung der einzelnen Ventilan
steuerungsschaltungen 10 bis 13 sicherstellt.
Im Betrieb wird Wasser über den Wasseranschluß 39 in
das Ventilgehäuse 22 eingespeist. Die Zentraleinheit,
die über eine nicht gezeigte Meßeinrichtung eine Informa
tion über das Feuchteprofil des zu befeuchtenden Papiers
erhält und auswertet, gibt ein Signal auf die Leitung
36. Dieses Signal enthält eine Adresse und einen Befehl.
Der Mikroprozessor 61 einer jeden Ventilansteuerungs
schaltung 10 untersucht das Signal und ermittelt die
Adresse. Diese Adresse wird mit der im Speicherbereich
65 des Speichers 63 gespeicherten Adresse verglichen.
Stimmen die beiden Adressen überein, wird der Befehl
ausgewertet. Der Befehl kann im vorliegenden Fall z.B.
aus einem einfachen Vier-Bit-Datenwort bestehen, wobei
jedes Bit den gewünschten Schaltzustand eines der Ventile
14 bis 17 anzeigt. Je nach Inhalt des Befehls werden
die einzelnen Ventile 14 bis 17 geöffnet oder geschlos
sen. Dabei gibt der Treiber 62 ein dem Schaltzustand
der Magnetventile 14 bis 17 entsprechendes Signal an
die Leuchtdioden 18 bis 21, so daß diese je nach Schalt
zustand der Magnetventile 14 bis 17 aufleuchten oder
dunkel bleiben. Gleichzeitig meldet der Treiber 62 die
Ausführung des Befehls, d.h. das Öffnen oder das Schlie
ßen der Magnetventile, an den Mikroprozessor 61 zurück,
der diese Information wiederum im Speicherbereich 64
des Speichers 63 ablegt.
Ein anderes Signal der Zentraleinheit, das ebenfalls
eine mit der gespeicherten Adresse übereinstimmende
Adresse enthält, veranlaßt den Mikroprozessor, den ak
tuellen Schaltzustand aus dem Schaltzustandsspeicher
64 auszulesen oder ihn von dem Treiber 62 zu entnehmen
und über die Leitung 37 an die Zentraleinheit zurück
zumelden. Damit kann sich die Zentraleinheit jederzeit
über den Schaltzustand der Magnetventile einer jeden
Digitalventilanordnung informieren.
Sollte ein Austausch der Ventilansteuerungsschaltung
10 bis 13 notwendig werden, so muß in die neue Schaltung
die der Lage der Digitalventilanordnung im Düsenfeuchter
entsprechende Adresse im Adressenspeicher 65 eingespei
chert werden. Zu diesem Zweck ist eine Adressierungsein
richtung 67 vorgesehen, die in den Adressenspeicher
65 eine neue Adresse einspeichern kann, ohne daß das
übrige Digitalventilsystem in seiner Funktion beeinflußt
wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der
Speicher zu diesem Zweck über einen getrennten Anschluß.
Es ist jedoch möglich und auch vorzuziehen, die Speiche
rung über den Mikroprozessor mit Hilfe der bereits vor
handenen Steckverbindung 41 vorzunehmen. Der Speicher
ist vorzugsweise ein elektrisch änderbarer, programmier
barer Speicher, der seine Informationen auch dann be
hält, wenn die Versorgungsspannung abfällt oder zusammen
bricht.
Es kann zweckmäßig sein, den Schaltzustand der einzelnen
Magnetventile 14 bis 17 nicht nach jedem Umschalten
im Schaltzustandsspeicher 64 abzuspeichern, sondern
nur dann, wenn die Versorgungsspannung der Ventilansteu
erungsschaltung 10 zusammenbricht. Dieser Zusammenbruch
erfolgt in der Regel nicht plötzlich, sondern zeichnet
sich durch ein allmähliches Absinken der Versorgungs
spannung ab. Unterschreitet die Versorgungsspannung
einen vorbestimmten Wert, so wird der Schaltzustand
der einzelnen Magnetventile 14 bis 17 in den Schaltzu
standsspeicher 64 geschrieben, um ihn bei einem Neustart
des Systems sofort verfügbar zu haben.
Im dargestellten Digitalventilsystem müssen nur noch
vier Leitungen durch das gesamte System geführt werden.
Diese vier Leitungen können einfach in einem Kabel zusam
mengefaßt werden. Es ist nicht mehr notwendig, die Lei
tungen von jeder Digitalventilanordnung getrennt zur
Zentraleinheit zu führen. Vielmehr reicht es aus, die
Leitungen 36 bis 38 von einer Digitalventilanordnung
zur nächsten weiterzuschleifen.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Digital
ventilanordnung. Im Gegensatz zu der Ausführungsform
nach Fig. 1 wird das Wasser hier nicht durch vier ver
verschieden große Düsen direkt auf das Papier gesprüht,
sondern es wird die Flüssigkeitsmenge, die durch einen
Eingangskanal 101 in einem Gehäuse 122 in Richtung der
Pfeile 102 fließt, gesteuert. Zu diesem Zweck sind vier
Magnetventile 114 bis 117 auf einer Schaltung 110 befe
stigt. Das Gehäuse 122 weist einen Eingangskanal 101
und einen Ausgangskanal 103 auf. Beide Kanäle sind an
vier verschiedenen Stellen durch Durchgangsöffnungen
im Gehäuse 122 miteinander verbunden. In jeder Durch
gangsöffnung ist ein Einsatz 123 bis 126 angeordnet,
der mit dem Schaft 128 bis 131 des zugehörigen Magnet
ventils 114 bis 117 zusammenwirkt. Wenn der Schaft 128
bis 131 auf dem Einsatz 123 bis 126 aufliegt, ist der
Durchgang für das Wasser vom Eingangskanal 101 in den
Ausgangskanal 103 verschlossen. Wird der Schaft 128
bis 131 vom Magnetventil 114 bis 117 zurückgezogen,
kann die Flüssigkeit vom Eingangskanal 101 in den Aus
gangskanal 103 fließen. Die Einsätze 123 bis 126 haben
unterschiedliche Durchmesser, wobei die durch sie treten
de Flüssigkeitsmenge bevorzugterweise (von links nach
rechts) im Verhältnis 1 : 2 : 4 : 8 steht. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel, in dem maximal 15 Einheiten vom
Eingangskanal 101 in den Ausgangskanal 103 fließen kön
nen, werden in der gezeigten Ventilstellung sechs Einhei
ten (nämlich zwei Einheiten durch den Einsatz 124 und
vier Einheiten durch den Einsatz 125) durchgelassen.
Die Steuerung der Ventile erfolgt über eine Schaltung
110, die an die Magnetventile 114 bis 117 angeklemmt
ist, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben.
Claims (21)
1. Digitalventilsystem für einen Düsenfeuchter mit minde
stens einer Digitalventilanordnung, die mindestens
zwei in bezug auf die Strömungsrichtung eines Fluids
parallel angeordnete Magnetventile aufweist, die
den Fluiddurchsatz steuern und die einzeln ansteuer
bar sind, und mit einer Ventilansteuerungsschaltung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile (14-17,
114-117) als bistabile Magnetventile ausge
bildet sind.
2. Digitalventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ventilansteuerungsschaltung (10,
110) im Bereich der Digitalventilanordnung (40) ange
ordnet ist.
3. Digitalventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilansteuerungsschaltung
(10, 110) mit einer Gießmasse (33) wasserdicht ver
gossen ist.
4. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile
(14-17, 114-117) einer jeden Digitalventilanord
nung (40) einen gemeinsamen Träger (Gehäuse 22, 122)
aufweisen und ihrerseits die zugehörige Ventilansteue
rungsschaltung (10, 110) tragen.
5. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1-
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile
(14-17, 114-117) einer jeden Digitalventilanord
nung (40) als Träger ein gemeinsames Gehäuse (22,
122) aufweisen, das als länglicher Balken ausgebildet
ist.
6. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilansteue
rungsschaltung (10, 110) mit den von ihr angesteuerten
Ventilen (14-17, 114-117) durch eine Steckver
bindung (30, 31) verbunden ist.
7. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größtebene der
Ventilansteuerungsschaltung (10, 110) parallel zu
der durch die Mittelachsen der Magnetventile (14-17,
114-117) gehenden Ebene angeordnet ist.
8. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilansteue
rungsschaltung (10) über einen seriellen Bus (36)
von einer Zentraleinheit (60) gesteuert wird.
9. Digitalsystemventil nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilansteue
rungsschaltung (10) einen Speicher (63) aufweist,
der eine der Digitalventilanordnung (40) zugewiesene
Adresse und den Schaltzustand der Magnetventile
(14-17) speichert.
10. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilansteue
rungsschaltung (10) eine Steuereinheit (61) aufweist,
die in einem Signal von der Zentraleinheit (60)
eine Adresse und einen Befehl erkennt, die Adresse
mit der gespeicherten Adresse vergleicht und bei
Übereinstimmung der Adressen aufgrund des Befehls
den Schaltzustand der Magnetventile (14-17) ändert
und/oder den Schaltzustand der Magnetventile (142-17)
an die Zentraleinheit (60) zurückmeldet.
11. Digitalventilsystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuereinheit (61) ein Mikropro
zessor ist.
12. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (63)
den Schaltzustand der Magnetventile (14-17) nur
bei einem Absinken der Versorgungsspannung unter
einen vorbestimmten Wert speichert.
13. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (63)
als elektrisch änderbarer programmierbarer Speicher
ausgebildet ist.
14. Digitalventilsystem nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine mit der Ventilansteuerungsschal
tung (10) verbindbare Adressiereinrichtung (67)
vorgesehen ist, mit der die im Speicher (63) gespei
cherte Adresse ohne Eingriff in das System verändert
werden kann.
15. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zentralein
heit (60) gesendete Signale und von der Ventilan
steuerungsschaltung (10) zurückgemeldete Signale
über zwei getrennte Leitungen (36, 37) geführt wer
den.
16. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
15 mit mindestens zwei Digitalventilanordnungen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit (60)
Signale, die eine Änderung des Schaltzustands einer
Digitalventilanordnung (40) bewirken, in einem sol
chen zeitlichen Abstand an die einzelnen Ventilan
steuerungsschaltungen (10-13) sendet, daß nur
die Magnetventile (14-17) einer vorbestimmten
Anzahl von Digitalventilanordnungen gleichzeitig
ihren Schaltzustand ändern.
17. Digitalventilsystem nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl höchstens
10% der Anzahl der im System vorhandenen Digitalven
tilanordnungen beträgt.
18. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalventil
anordnung mindestens vier Magnetventile (14-17,
114-117) aufweist, die durch ein Signal mit min
destens vier Bits angesteuert werden.
19. Digitalventilsystem nach Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Durchlaßöffnungen der Magnetventile
(114-117) so bemessen sind, daß sich die Abgabe
mengen von benachbarten Magnetventilen jeweils ver
doppeln.
20. Digitalventilsystem nach Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Düsenöffnungen (23-26) der Mag
netventile (14-17) so bemessen sind, daß sich
die Abgabemengen von benachbarten Magnetventilen
jeweils verdoppeln.
21. Digitalventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrich
tung (18-21, 118-121) zum Anzeigen des Schaltzu
standes der Magnetventile (14-17, 114-117) vor
gesehen ist.
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DE3819761A DE3819761A1 (de) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Digitalventilsystem |
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ID=6356263
Family Applications (1)
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