DE10204199A1 - Steuereinrichtung für einen Motor zur Verstellung eines Stellorgans - Google Patents

Steuereinrichtung für einen Motor zur Verstellung eines Stellorgans

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen Motor zur Verstellung eines Stellorgans. DOLLAR A Bei bekannten Steuereinrichtungen wird durch wenigstens einen Hall-Schalter (2) ein Motor (5), der zur Verstellung des Stellorgans (20) dient, abgeschaltet, wenn das Stellorgan (20) die gewünschte Position eingenommen hat. DOLLAR A In der vorliegenden Variante wird nun vorgeschlagen, mit einem derartig am Hall-Schalter (2) gewonnenen Signal (U¶H¶) die nächste Laufrichtung des Motors (5) zu bestimmen und den Motor (5) notfalls auf eine Umschaltung vorzubereiten.

Description

  • Stellorgane werden insbesondere in Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen usw. verwendetet, um Klappen, Drosselklappen usw. verstellen zu können.
  • Eine Steuereinrichtung für ein derartiges Stellorgan beschreibt die unveröffentlichte DE 101 00 966.6. Die Steuereinrichtung umfaßt dabei einen Diametralmagneten und wenigstens einen Hall-Schalter. Der Magnet ist mit wenigstens einem Stellorgan verbunden und diametral oder mehrpolig segmentiert. Durch diesen Magneten wird bei Verstellung des Stellorgans und damit der Änderung seiner Lage zum Hall-Schalter über diesen ein Abschaltsignal für den Motor erzeugt. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Segmentierung ein Maß der Winkelstellung insbesondere der Endlagen des Stellorgans sind.
  • In der gleichfalls unveröffentlichten DE 101 23 605.0 ist ein Rundmagnet offenbart, der als dünnwandig Ringmagnet bzw. Teilringmagnet ausgeführt ist. Dieser weist eine lineare Feldabwicklung auf.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine weitere effektive Steuereinrichtung für einen Motor zur Verstellung eines Stellorgans aufzuzeigen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, bei Erreichen einer einzustellenden Position eines zu verstellenden Stellorgans ein Signal zu erzeugen, mit welchem die nachfolgende bzw. nächste Laufrichtung des Motors voreingestellt wird, wobei sich diese nicht unbedingt ändern muß. Dazu kann beispielsweise ein bereits zum Abschalten des Motors erzeugtes Signal herangezogen werden, das von einem Hall-Schalter bereitgestellt wird, der mit einem Magneten am Stellorgan zusammenwirkt. Dieses Signal wird dann in einem Logikschaltkreis mit einem zweiten, einem Stellsignal verglichen, das je nach Definition (Software) zur Richtungsänderung des Motors entweder gleich oder unterschiedlich zum Hall-Schalter-Signal ist. Anhand der Auswertung wird dann der Motor so angesteuert, daß dieser bleibend oder sich ändernd in einen Rechts- oder in einen Linkslauf gedreht wird.
  • Der Logikschaltkreis arbeitet mit zwei unterschiedlichen Signalpegeln für die Laufrichtungen, einem low (0) und high (1) Signal.
  • Zur Betätigung des Hall-Schalters ist ein segmentierter Diametralmagnet am Stellorgan vorgesehen, wobei bei Polungsumkehrung zwischen N (Nord) und S (Süd) am Hall-Schalter ein Signal erzeugt wird.
  • Eine weitere Variante ergibt sich bei der Nutzung eines Ring- bzw. Teilringmagneten nach der DE 101 23 605.0. Der Hall-Schalter reagiert dann nicht bei der Polungsumkehr, sondern bei Erreichen eines vorgegebenen Spannungswertes, der vorzugsweise in den Hall-Schalter einprogrammierbar und durch die lineare Feldabwicklung eindeutig zugeordnet werden kann, wozu in Weiterführung der Erfindung ein programmierbarer Hall-Sensor Anwendung findet. Dadurch sind auch einzelne Winkelgrößen sowie unterschiedliche Endlage selbst frei programmierbar.
  • Mit einer derartigen Steuereinrichtung können unter anderem Einfachsteller, deren wichtigste Stellungen 0° und 90° sind und die dichtende Klappen verstellen, als auch Klappen mit unterschiedlichen Winkellagen oder Endlagen kleiner 90° angesteuert werden.
  • Die Lösung ermöglicht eine verschleißfreie, berührungslose Klappensteuerung mit rechts/links Lauf und frei programmierbaren Winkel-(end-)-stellungen.
  • Anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die Merkmale diesen Ausführungen entnehmen und diese zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigt
  • Fig. 1 eine in Schaltungsform vereinfacht dargestellte Steuereinrichtung mit einem vierpoligen Segmentmagneten und einem Hall- Schalter,
  • Fig. 1a eine Ausschnittsdarstellung A aus Fig. 1 mit einem dünnwandigen Ringmagneten,
  • Fig. 2 ein Stellorgan nach dem Stand der Technik.
  • In Fig. 1 ist eine Steuereinrichtung für ein hier nicht näher dargestelltes Stellorgan 20 als Schaltungsanordnung vereinfacht dargestellt. Mit 1 ist ein Magnet gekennzeichnet, hier ein segmentierter Rundmagnet 10, dem ein Hall-Schalter 2 zugeordnet ist. Der Rundmagnet 10 ist hier vierpolig und symetrisch ausgeführt, wobei die verschiedenen Polungsübergänge N/S bzw. S/N verschiedene Schaltpunkte am Hall- Schalter 2 definieren. Der Hall-Schalter 2 ist vorzugsweise programmierbar.
  • Ein Ausgang des Hall-Schalters 2 ist auf einen Eingang E2 eines Logikschaltkreises 3 geführt, dessen anderer Eingang E1 von einem separaten Steuergerät (nicht näher dargestellt) mit Signalen beaufschlagt wird. Der Logikschaltkreis 3 ist ausgangsseitig auf eine vereinfacht dargestellte Brückenendschaltung 4 geführt, von der ein Motor 5 seine Ansteuersignale erhält.
  • Der Logikschaltkreis 3 wirkt als Verbindungsglied, d. h. als Vergleicher zwischen den Signalen des separaten Steuergerätes und den Signalen des Hall-Schalter 2 als Auswerteeinrichtung für das Schalten des Motors 5.
  • Mit Anliegen eines Stellsignals UST vom Steuergerät Logikschaltkreis 3 schaltet diese durch, wobei zu diesem Zeitpunkt vom Hall-Schalter 2 kein definiertes Signal UH geliefert wird. Mit Durchschaltung wird der Motor 5 angesteuert, wobei der Motor 5 seinerseits durch Verstellung des mit dem Rundmagnet 10 verbunden Stellorgans 20 die Lage des Segmentmagneten 10 zum Hall-Schalter 2 verstellt. Dabei verändert sich die Polungslage von beispielsweise N/S auf S/N zum Hall-Schalter 2. Dies bewirkt, daß der Hall-Schalter 2 bei der Umpolungsphase schaltet und ein entsprechendes Signal UH an den Logikschaltkreis 3 gelangt, wodurch der Motor 5 abgeschaltet wird.
  • Gleichzeitig wird über den Vergleich dieses Signals UH mit dem Stellsignal UST im Logikschaltkreis 3 festgestellt, welche Laufrichtung einzulegen ist, so daß die neue Laufrichtung rechts/links für den Motor 5 voreingestellt werden kann. Der Logikschaltkreis 3 vergleicht die Signalpegel der beiden Signale UH und UST, die je nach Software für eine Umschaltung einen gleichen oder einen unterschiedlichen Pegel aufweisen müssen. Der Motor 5 wird dann auf diese Umschaltung vorbereitet oder behält die alte Laufrichtung bei, was durch entsprechende Ausgangssignale der Brückenendschaltung 6 definiert wird.
  • Bei Anliegen eines neuen umgekehrten Stellsignals UST vom Steuergerät wird nunmehr der Motor 5 in eine neue Laufrichtung bewegt. Dabei wiederholt sich diese Prozedur, wobei der Hall-Schalter 2 erneut schaltet und dieser ein neues Signal UH an den Logikschaltkreis 3 gibt, der Motor 5 abgeschaltet und dieser auf seine Laufrichtung vorbereitet wird.
  • Insbesondere bei einem Neustart entfällt in vorteilhafter Art und Weise eine Abfrage des Schaltzustandes des Hall-Schalter 2, eine Abfrage der aktuellen Stellung des Stellorgans 20 sowie des Motors 5.
  • In einer besonderen Variante, wie in Fig. 1a dargestellt, wird anstelle des Segmentmagneten 10 ein dünnwandiger diametraler Ringmagnet 11 verwendet, dessen Feldabwicklung linear ist. Der hier verwendete Hall-Schalter 2, der gleichfalls programmierbar ist, reagiert dann nicht auf eine Polungsumkehr, sondern auf das Erreichen eines vorgegebenen Spannungswertes UR, der in den Hall-Schalter 2 einprogrammiert worden ist. Durch die Linearität der Feldabwicklung ist bei der Programmierung dieser Größe ein bestimmter Spannungswert UR zugeordnet.
  • Bei einem Stellorgan 20, beispielsweise einer Drosselklappe, die bekanntlich zwei Zustände einnimmt, entweder "Voll-Auf' oder "Voll-Zu", erfolgt das Umschalten in eine andere Laufrichtung, wenn die Klappe ihre Endlagen 0° oder 90° erreicht hat.
  • Bei einem Stellorgan 20, das in kleineren Winkelpositionen stufenmäßig einzustellen ist, werden diese vorzugsweise in den Hall-Schalter 2 einprogrammiert. Eine Laufrichtungumschaltung erfolgt dabei je nach Programmierung. Vorteilhaft für dieses Stellorgan 20 ist dann die Verwendung des Diametralringmagneten 11, wobei auch ein fein segmentierter Magnet 10 zum Einsatz kommen kann.
  • Mit dieser bevorzugten Ausführung sind auch Stellorgane 20 mit Endlagen kleiner als 90° zu versehen, da diese Endlagen in den Hall-Schalter 2 einprogrammiert werden können.
  • Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 2 ein Stellorgan 20 nach dem Stand der Technik aufgezeigt, das mit dem Magneten 1 (10, 11) funktional verbunden ist.
  • Es versteht sich, daß in Rahmen des Erfindungsgedankens Änderungen möglich sind.
  • So kann als Magnet auch ein sektorenförmig am Umfang oder sektorenförmig auf der Fläche unterschiedlich gepolter Stabmagnet (nicht näher dargestellt) verwendet werden, wobei die rotierende Bewegung des Stellorgans in eine lineare Bewegung des Magneten 1 gegenüber dem Hall-Schalter 2 umgewandelt wird, was sich in einer Hin- und Herbewegung des Magneten 1 widerspiegelt.
  • Bei anderen Winkelstellungen, beispielsweise 0° und 180°, kann auch ein einfacher Diametralmagnet als Magnet 1 angewendet werden (nicht näher dargestellt).

Claims (8)

1. Steuereinrichtung für einen Motor (5) zur Verstellung eines Stellorgans (20), die miteinander funktional verbunden sind, wobei ein Magnet (1, 10, 11) auf einer Welle des Stellorgans (20) angebracht ist, dem wenigstens ein Hall-Schalter (2) derart zugeordnet ist, daß dieser bei Verstellung des Magneten (1, 10, 11) wenigstens ein Signal (UH) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß
das Signal (UH) für die Voreinstellung einer Laufrichtung des Motors (5) dient, wozu
dieses Signal (UH) auf einen Logikschaltkreis (3) geführt wird, welche
mit einer Brückenendschaltung (4) verbunden ist, wobei
dieses Signal (UH) mit einem am anderen Eingang (E1) des Logikschaltkreises (3) anliegenden Stellsignal (UST) verglichen und
am Ausgang einer Brückenendschaltung (4) ein entsprechendes Ansteuersignal für den Motor (5) ausgegeben wird.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hall-Schalter (2) programmierbar ist, in den
unterschiedliche Winkelpositionen des Stellorgans (20) einprogrammiert sind.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlagenwinkel frei wählbar einprogrammiert werden können.
4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1) ein segmentierter Magnet (10) ist.
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1) ein Diametralmagnet ist.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (UH) bei detektierter Polungsumkehrung zwischen Nord (N) und Süd (S) erzeugt wird.
7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1) ein Ring - oder Teilringmagnet (11) ist.
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (UH) bei Erreichen eines vorprogrammierten, der Feldabwicklung des Ringmagneten oder Teilringsmagneten (11) enstrpechenden Spannungswertes (UR) erzeugt wird.
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