Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromagneten eines Wegeventils

Abstract

 Der Elektromagnet (3) eines Wegeventils wird über einen Power-MOSFET-Transistor (4) angesteuert, dessen Steuerelektrode durch ein RC-Glied (6, 7) rampenartig ansteigende Spannung erhält. Die Magnetkraft setzt praktisch ruckfrei ein. Die Schaltung hat in einem Würfelstecker Platz.

Beschreibung

[0001] Wenn der Elektromagnet eines Wegeventils eingeschaltet wird, setzt die magnetische Kraft ruckweise ein, was nicht immer erwünscht ist. Wenn man den Ruck vermeiden will, kann man eine sogenannte Rampensteuerung anwenden, mit der sich eine linear ansteigende Spannung zur Versorgung des Magneten erzeugen läßt, der dann normalerweise als Proportionalmagnet ausgebildet war. Diese Lösung des Problems zur Erzielung von Ruckfreiheit ist relativ kostspielig und raumaufwendig, da die Bauteile wegen ihrer größeren Anzahl auf Schaltkarten untergebracht werden mußten.

[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromagneten eines Wegeventils zu schaffen, die das weiche Zu- und Abschalten dieses Wegeventils ermöglicht, ein geringes Bauvolumen einnimmt sowie wirtschaftlich herstellbar ist.

[0003] Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß der eine Pol der Stromzuführungsleitung über einen Transistor des Typs "Power MOSFET" mit dem Elektromagneten verbunden ist, daß die Steuerleitung des Transistors einen ersten Widerstand enthält, der mit dem anderen Pol der Stromzuführungsleitung verbindbar ist, und daß die Steuerleitung über einen Kondensator mit dem ersten Pol der Stromzuführungsleitung verbunden ist.

[0004] Je nach Wahl der Größe des ersten Widerstandes und des Kondensators läßt sich die Schaltzeit bis zum Erreichen der Nennspannung auf einen gewünschten Wert einstellen, der zwischen 100 ms und 500 ms liegt, jedoch auch Sekunden betragen kann. Die Steuerspannung steigt zwar nicht linear an, sondern angenähert nach einer e-Funktion mit negativen Exponenten, jedoch genügt dies für viele Anwendungsfälle. Wegen des geringen Bauvolumens können die Komponenten in einem Würfelstecker Platz finden, so daß bestehende Anlagen problemlos nachgerüstet werden können.

[0005] Die Unteransprüche beziehen sich auf Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben:

Stromzuführungsleitungen 1 und 2 dienen zur Speisung eines Elektromagneten 3, der Teil eines nicht weiter dargestellten hydraulischen Wegeventils ist. In der Leitung 1 liegt ein Transistor 4 des Typs "Power MOSFET" mit einem Innenwiderstand von 0,15 Ohm und praktisch keiner Restspannung. Zur Steuerelektrode des Transistors 4 führt eine Steuerleitung 5, und zwar über einen ersten Widerstand 6. Die Steuerleitung 5 ist.zur Leitung 1 durch die Reihenschaltung eines Kondensators 7 und eines zweiten Widerstandes 8 überbrückt, gegebenenfalls auch noch durch eine parallelgeschaltete Zenerdiode 9. Der Widerstand 6 hat einen Wert von 1 Kiloohm bis 1 Megohm, gegebenenfalls handelt es sich um einen einstellbaren Widerstand. Die Größe des Kondensators 7 liegt zwischen 10 nF und 5000 uF. Die Größe des Widerstands 8 beträgt ungefähr 1/6 der des Widerstandes 6. Der Anschlußpol der Steuerleitung 5 ist mit dem Bezugszeichen 10, der der Leitung 1 mit 11 und der der Leitung 2 mit 12 belegt.

[0007] Die Funktion der Schaltung ist wie folgt: Der Pol 11 liegt auf 0 V, der Pol 12 auf 24 V und der Pol 10 wird - zum Einschalten des Ventils - in der nicht dargestellten Steuerschaltung ebenfalls auf 24 V gelegt. Infolge des RC-Gliedes 6, 7 steigt die Spannung an der Steuerelektrode rampenartig - angenähert einer e-Funktion mit negativen Exponenten - an, und der Widerstandswert des Transistors 4 nimmt demgemäß ab. Der in den Leitungen 1, 2 fließende Strom nimmt entsprechend zu und demgemäß auch die Magnetkraft des Magneten 3. Der Anstieg der Magnetkraft ist zwar nur annähernd linear, jedoch genügt dies für die meisten Anwendungsfälle, bei denen es auf ein weiches Zu- und Abschalten des Hydraulikverbrauchers ankommt, der am Ventil angeschlossen ist.

[0008] Wenn der Pol 10 auf 0 V gelegt wird, nimmt die Spannung der Steuerelektrode analog einer einstellbaren Rampe ab, und der Widerstand des Transistors 4 nimmt zu. Demgemäß erfolgt der Stromabfall des Magneten 3 und damit auch der Magnetkraft.

[0009] Mit dem Zuschalten der Spannung am Pol 10 wird sogleich ein Spannungsabfall am Widerstand 8 wirksam, wodurch Totzeiten bei der Einschaltung des Transistors 4 vermieden werden. Dieser Spannungsabfall kann auch durch eine Zenerdiode oder mehrere hintereinander geschaltete Dioden erzeugt werden. Die Zenerdiode 9 hat lediglich Schutzfunktion.

Ansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromagneten eines Wegeventils,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine Pol (11) einer Stromzuführungsleitung (1) über einen Transistor (4) des Typs "Power MOSFET" mit dem Elektromagneten (3) verbunden ist,
daß die Steuerleitung (5) des Transistors (4) einen ersten Widerstand (6) enthält und mit dem anderen Pol (12) der Stromzuführungsleitung (2) verbindbar ist und
daß die Steuerleitung (5) über einen Kondensator (7) mit dem ersten Pol (11) der Stromzuführungsleitung (1) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Widerstand (8) in Reihe zum Kondensator (7) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Zenerdiode (9) parallel zum Kondensator (7) geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2
oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (8) einen Wert von etwa 1/6 des ersten Widerstands (6) besitzt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (4, 6, 7,
8, 9) der Schaltung in einem Würfelstecker untergebracht sind.

Zeichnung