DE4232454C2 - Elektronische Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung, insbesondere zur Ansteuerung einer mit einem Schaltmagneten versehenen Spule, mit einem mittels einer Versorgungs-Span­ nungsquelle aufladbaren Kondensator, durch dessen Lade­ spannung nach Vergleich dieser Ladespannung mit einer Be­ zugsspannungsquelle, ein Leistungstransistor aktivierbar ist, durch welchen der Stromkreis durch die Spule geschlossen wird.

Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt aus der DE 40 01 669 A1. Hier handelt es sich jedoch um eine Stellein­ richtung zur Dreheinstellung von Stellgliedern zur Einstel­ lung des Durchgangsquerschnittes einer Strömungseinleitung eines Drosselorgans für Brennkraftmaschinen. Hierdurch soll erreicht werden, daß bei Fehlern in der Ansteuerung das Dros­ selorgan einen Sicherheitszustand einnimmt, der einerseits ein Überdrehen der Brennkraftmaschine verhindert, und anderer­ seits ein Weiterlaufen der Brennkraftmaschine im Notlauf­ betrieb sicherstellt.

Die DE 39 22 900 A1 betrifft eine Schaltung zur Überwachung von Elektromagneten, wobei die Stromabfallzeit des Elektro­ magneten nach dessen Abschaltung erfaßt, mit einem vorgege­ benen Sollwert verglichen und bei einer Abweichung ein Fehlersignal erzeugt wird. Hierzu wird der Magnet mit einem Testimpuls angeregt, dessen Dauer jedoch nicht zur mecha­ nischen Betätigung des Magneten ausreicht.

In der DE 37 30 523 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Kontrolle der mechanischen Bewegung eines Magnetventilankers beschrieben, wobei mittels eines vom Strom durch die Magnet­ wicklung abgeleiteten Signales die Induktion der Magnetwick­ lung überwacht und die Induktivitätsänderungen an den Schalt­ punkten des Magnetventiles auf einen feststellbaren Sig­ nalpegel angehoben werden. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Schaltpunkte des Magnetventilankers bzw. die dazu­ gehörigen Seiten festgestellt werden können, um die Genauig­ keit der Bemessung der Brennstoff-Einspritzmenge von Brenn­ kraftmaschinen zu erhöhen.

Es ist ferner bekannt, daß ein Schaltmagnet zum Anziehen eine um ein Vielfaches höhere Leistung benötigt als zum Halten. Es wurde daher auch bereits vorgeschlagen, mit Hilfe eines Kondensators, der auf eine Ladespannung aufgeladen wird, kurzzeitig einen Stromfluß zu erzeugen, der einem Schalt­ magneten die nötige Kraft zum Anziehen ermöglicht. Nachdem der Magnet angezogen hat, wird die Spule nur noch mit einem niedrigeren Haltestrom versorgt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs­ anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß außer einer Reduzierung der Leistungsaufnahme des Schaltmag­ neten auch ungewollte Ankerbewegungen des Magnetsystems er­ faßt und ausgewertet werden können.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine zu der Spule L1 parallel geschaltete elektronische Schaltungs­ anordnung vorgesehen ist, die einen ungewollten Abfall des Ankers der Spule L1 erkennt und Gegenmaßnahmen einleitet, wobei die Schaltungsanordnung einen aus zwei Widerständen R4, R5 gebildeten Spannungsteiler umfaßt, der zur Spule L1 parallel geschaltet ist, und dessen Mittelspannung an der Basis eines Transistors V4 liegt, dessen Emitter an die Ver­ sorgungsspannung +U₀ und dessen Kollektor an die Versorgungs­ spannung -U₀ gelegt ist.

Vorzugsweise ist zwischen der Versorgungsspannung -U₀ einer­ seits und dem Kollektor des Transistors V4 sowie dem Gate des Leistungstransistors V3 andererseits ein Widerstand R6 geschal­ tet.

Vorteilhafterweise ist parallel zum Kondensator C1 ein aus zwei Widerständen R1, R2 gebildeter Spannungsteiler geschal­ tet, dessen Mittelspannung an einen Eingang eines Operations­ verstärkers N1 gelegt ist, an dessen anderem Eingang die Span­ nung der Bezugsspannungsquelle V1 liegt.

Der Ausgang des Operationsverstärkers N1 ist zweckmäßiger­ weise über eine Diode V2 an das Gate des Leistungstransistors V3 gelegt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt ist, nachstehend erläutert.

Eine Spule L1 ist über Leitungen 12, 14 an eine Versorgungs­ spannung U₀ angeschlossen. Sie liegt insbesondere über die Leitung 12 an +U₀ und über die Leitung 14 an -U₀. In der Lei­ tung 14 liegt ferner ein Leistungstransistor V3.

Zwischen den Leitungen 12 und 14 liegt ein Kondensator C1 und parallel hierzu ein Spannungsteiler, bestehend aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen R1 und R2. Parallel zu dem Spannungsteiler liegt eine Bezugsspannungsquelle V1 an den Leitungen 12 und 14 und in Reihe mit dieser ein Widerstand R3, der zur Strombegrenzung und damit zur temperaturunabhängi­ gen Spannungsstabilisierung der Bezugsspannungsquelle V1 dient. Weiterhin ist an die Leitungen 12, 14 ein Operationsverstärker N1 angeschlossen, dessen einer Eingang mit einem Punkt 16 zwi­ schen den beiden Widerständen R1 und R2 und dessen anderer Eingang mit einem Punkt 18 zwischen dem Widerstand R3 und der Bezugsspannungsquelle V1 verbunden ist.

Der Ausgang des Operationsverstärkers N1 ist über eine Diode V2 an das Gate des Leistungstransistors V3 gelegt.

Parallel zur Spule L1 ist an die Leitungen 12, 14 ein Spannungs­ teiler angeschlossen, der aus in Reihe liegenden Widerständen R4, R5 gebildet ist. Ein Punkt 20 zwischen den beiden Wider­ ständen R4, R5 ist mit der Basis eines Transistors V4 ver­ bunden, dessen Emitter über die Leitung 12 an der Spannung +U₀ liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand R6 an die Leitung 14 und damit an die Spannung -U₀ gelegt ist. Die vom Ausgang der Diode V2 zum Gate des Leistungstran­ sistors V3 führende Leitung ist an einen Punkt 22 mit der vom Transistor V4 zum Widerstand R6 führenden Leitung ver­ knüpft, womit das Gate des Leistungstransistors V3 über den Widerstand R6 an der Spannung -U₀ liegt.

Parallel zur Spule L1 ist ferner eine Schutzdiode V5 an die Leitungen 12, 14 geschaltet, um Abschalt-Spannungs­ spitzen zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet folgender­ maßen:

Der Kondensator C1 wird durch Anlegen der Versorgungsspannung U₀ aufgeladen. Die Spannung des Kondensators C1 wird über den Spannungsteiler R1, R2 mit der Bezugsspannungsquelle V1 verglichen. Sobald der Kondensator C1 seine Ladespannung erreicht hat, schaltet der Operationsverstärker N1 um und aktiviert damit den Leistungstransistor V3. (Der Widerstand R3 dient nur zur Strombegrenzung und damit zur temperaturunabhängigen Spannungsstabilisierung der Bezugsspannungsquelle V1.)

Der Leistungstransistor V3 schließt nun den Stromkreis durch die Spule L1. Die gespeicherte Ladung des Kondensators C1 reicht aus, um den zum Anziehen erforderlichen Strom für eine zeitlich begrenzte Dauer durch die Spule L1 fließen zu lassen. Durch die Aktivierung des Leistungstransistors V3 und der nun im Stromkreis befindlichen Spule L1 bricht die Versorgungsspannung U₀ auf den Wert der Spulenspannung UL und den Spannungsabfall über dem Leistungstransistor V3 zusammen.

Der Operationsverstärker N1 würde nun den Leistungstransistor V3 sperren, da die Mittelspannung des Spannungsteilers R1, R2 kleiner werden würde als die Spannung der Bezugsspannungsquelle V1.

Durch den Spannungsteiler R4, R5 wird aber der Transistor V4 aktiviert, dessen Kollektor über den Verknüpfungspunkt 22 mit dem Gate des Leistungstransistors V3 verbunden ist, und der dadurch die Aktivierung des Leistungstransistors V3 gewähr­ leistet, nachdem die Versorgungsspannung zusammengebrochen ist. Die Diode V2 verhindert, daß der Operationsverstärker N1 den Leistungstransistor V3 zusteuern kann.

Der Spannungsteiler R4, R5 hat noch eine weitere Funktion. Wenn beispielsweise durch eine Erschütterung im Betrieb der Anker des Magnetsystems in Bewegung geraten sollte, so wird infolge dieser Bewegung in der Spule L1 ein Strom induziert. Aufgrund dieses induzierten Stromes kommt es zu einer Span­ nungsschwankung am Spannungsteiler R4, R5. Wenn dabei der Spannungsabfall über den Widerstand R4 kleiner wird als die Basis-Emitter-Spannung des Transistors V4, so schließt der letztere. Der Leistungstransistor V3 liegt dann nur noch über den Widerstand R6 an der Spannung -U₀ und schließt damit auch. Durch die Abschaltung des Leistungstransistors V3 kann der Kondensator C1 wieder geladen werden.

Auf diese Weise kann die Schaltung eine Ankerbewegung er­ kennen, die z. B. durch einen äußeren Einfluß erzwungen wurde, wobei durch Selbstinduktion erzeugte Spannungsspitzen ausge­ nutzt werden, um zu entscheiden, ob der Anker noch angezogen ist oder nicht.

Aufgrund der Auswertung der Ankerbewegung wird ein neuer Lade­ vorgang eingeleitet, der das abgefallene Magnetsystem selbst­ tätig wieder zum Anzug bringt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist somit in der Lage, eine ungewollte Ankerbewegung zu erkennen und selbsttätig auszuwerten.

Darüber hinaus kann der Spannungsteiler R4, R5 eine Mindest­ stromüberwachung bezüglich der Spule L1 durchführen.

Wenn nämlich der Strom in der Spule L1 unter einen vorgegebenen Wert fällt, spricht der Spannungsteiler R4, R5 wegen des Span­ nungsabfalles an der Spule L1 ebenfalls in der oben geschil­ derten Weise und mit den beschriebenen Folgen an.

Claims (4)

1. Elektronische Schaltungsanordnung, insbesondere zur Ansteuerung einer mit einem Schaltmagneten versehe­ nen Spule, mit einem mittels einer Versorgungs-Span­ nungsquelle aufladbaren Kondensator, durch dessen Ladespannung, nach Vergleich dieser Ladespannung mit einer Bezugsspannungsquelle, ein Leistungstran­ sistor aktivierbar ist, durch welchen der Stromkreis durch die Spule geschlossen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zu der Spule (L1) parallel ge­ schaltete elektronische Schaltungsanordnung vorge­ sehen ist, die einen ungewollten Abfall des Ankers der Spule (L1) erkennt und Gegenmaßnahmen einleitet, wobei die Schaltungsanordnung einen aus zwei Wider­ ständen (R4, R5) gebildeten Spannungsteiler umfaßt, der zur Spule (L1) parallel geschaltet ist und des­ sen Mittelspannung an der Basis eines Transistors (V4) liegt, dessen Emitter an die Versorgungsspannung (+U₀) und dessen Kollektor an die Versorgungsspannung (-U₀) gelegt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen die Versorgungsspannung (-U₀) einerseits und dem Kollektor des Transistors (V4) sowie dem Gate des Leistungstransistors (V3) anderer­ seits ein Widerstand (R6) geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (C1) ein aus zwei Widerständen (R1, R2) gebildeter Spannungs­ teiler geschaltet ist, dessen Mittelspannung an ei­ nen Eingang eines Operationsverstärkers (N1) gelegt ist, an dessen anderem Eingang die Spannung der Be­ zugsspannungsquelle (V1) liegt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang des Operationsverstärkers (N1) über eine Diode (V2) an das Gate des Leistungs­ transistors (V3) geschaltet ist.