DE102009010339A1 - Proportional control valve for pneumatic applications - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Proportionalregelventil (3) für pneumatische Anwendungen umfassend ein piezoelektrisch ansteuerbares Ventilelement (4), einen Sensor (8) zur Messung eines Istwerts einer Regelgröße, eine elektrische Schnittstelle (5a) zum Empfang eines den Sollwert für die Regelgröße repräsentierenden Sollsignals (6) sowie eine Regelelektronik (7), bei dem die elektrische Schnittstelle (5a) eine 2-Leiter-Schnittstelle zum Empfang eines pulsweitenmodulierten digitalen Sollsignals (6) ist, wobei das Proportionalregelventil (3) dazu eingerichtet ist, die gesamte elektrische Energie zum Betrieb des Proportionalregelventils (3) aus dem digitalen Sollsignal (6) zu gewinnen.The invention relates to a proportional control valve (3) for pneumatic applications, comprising a piezoelectrically controllable valve element (4), a sensor (8) for measuring an actual value of a controlled variable, an electrical interface (5a) for receiving a desired signal (6) representing the desired value for the controlled variable ) and a control electronics (7), wherein the electrical interface (5a) is a 2-wire interface for receiving a pulse width modulated digital command signal (6), wherein the proportional control valve (3) is adapted to the total electrical energy to operate the Proportional control valve (3) from the digital setpoint signal (6) to win.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Proportionalregelventil für pneumatische Anwendungen umfassend ein piezoelektrisch ansteuerbares Ventilelement, einen Sensor zur Messung eines Istwerts einer Regelgröße, eine elektrische Schnittstelle zum Empfang eines den Sollwert für die Regelgröße repräsentierenden Sollsignals sowie eine Regelelektronik. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Baugruppe aus einem Signalgeber und einem mit dem Signalgeber verbundenen Ventil der vorgenannten Art sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Baugruppe.The The present invention relates to a proportional control valve for pneumatic applications comprising a piezoelectrically controllable Valve element, a sensor for measuring an actual value of a controlled variable, an electrical interface for receiving a setpoint for the control variable representing desired signal and a control electronics. Furthermore, the present invention relates also an assembly of a signal transmitter and one with the signal generator associated valve of the aforementioned type and a method for Operation of such an assembly.
Proportionalregelventile der eingangs genannten Art, die sich für verschiedenste pneumatische Anwendungen eignen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere an solche Proportionalregelventile gedacht ist, bei denen die vorgenannten Bestandteile (d. h. das piezoelektrisch ansteuerbare Ventilelement, die Regelelektronik, die elektrische Schnittstelle und der Sensor) als Baueinheit (z. B. innerhalb eines Gehäuses) realisiert sind. Solche Ventile werden beispielsweise in einem pneumatischen System von Maschinen, wie z. B. Druck- oder Papiermaschinen, eingesetzt, wo sie – häufig unter beengten Platzverhältnissen – an bestimmten Stellen in den Druckluft führenden Leitungen des pneumatischen Systems der Maschine installiert werden müssen.Proportional control valves of the type mentioned above, suitable for a variety of pneumatic applications are of the prior art in particular, within the scope of the present invention is intended to such proportional control valves, in which the aforementioned Components (i.e., the piezoelectrically actuatable valve element, the control electronics, the electrical interface and the sensor) implemented as a structural unit (eg within a housing) are. Such valves are for example in a pneumatic system of machines, such as As printing or paper machines, used, where they - often in confined spaces - to certain places in the compressed air lines leading of the pneumatic system of the machine must be installed.
Proportionalregelventile der vorgenannten Art bedürfen zu ihrem Betrieb einer Strom- bzw. Spannungsversorgung, mit welcher insbesondere die elektrische Leistung (bzw. die elektrische Energie) zum Betrieb der Regelelektro nik und zur Verstellung des piezoelektrisch ansteuerbaren Ventilelements zur Verfügung gestellt wird. Auch der den Istwert der Regelgröße ermittelnde und in Form eines elektronischen Signals bereitstellende Sensor bedarf als Teil eines solchen Proportionalregelventils in aller Regel einer Versorgung mit elektrischer Energie.Proportional control valves of the aforementioned type require a power supply for their operation. or power supply, with which in particular the electrical Power (or the electrical energy) for the operation of the control electronics and for adjusting the piezoelectrically actuable valve element is made available. Also the actual value of the controlled variable detecting and providing in the form of an electronic signal Sensor requires as part of such a proportional control valve in all rule of a supply of electrical energy.
Im Stand der Technik ist hierzu an einem Proportionalregelventil der eingangs genannten Art häufig ein separater Eingang für die Energieversorgung vorgesehen, was sich als kostenintensiv und hinsichtlich der zusätzlichen Verkabelung des Ventils mit einer möglicherweise weit entfernten Strom- bzw. Spannungsquelle als umständlich in der Installation erweist. Es ist ferner bereits bekannt, ein gattungsgemäßes Proportionalregelventil mit einer so genannten 3-Leiterschnittstelle auszustatten, über welches das Ventil unter Verwendung eines dreiadrigen Verbindungskabels mit einem – eine korrespondierende 3-Leiterschnittstelle aufweisenden – Sollwertgeber verbunden wird. Der Sollwertgeber dient dabei gleichzeitig zur Energieversorgung für das Ventil und zur Erzeugung des Sollsignals, indem zwei der insgesamt drei Leiter, von denen einer das Erdpotential definiert, zur Übertragung des Sollsignals Verwendung finden, während der dritte Leiter zur separaten Strom- bzw. Spannungsversorgung des Proportionalregelventils dient. Solche 3-Leiter-Systeme sind vergleichsweise kostenintensiv, auch hinsichtlich der zu verwendenden Verbindungskabel, Verbindungsstecker und Sollwertgeber.in the The state of the art for this purpose on a proportional control valve of the aforementioned type often a separate entrance for The energy supply provided, which proved costly and in terms of the additional wiring of the valve with one possibly distant power source or voltage source as cumbersome in the installation proves. It is also already known, a generic proportional control valve with a so-called 3-wire interface equip, over which the Valve using a three-wire connection cable with one - a corresponding 3-wire interface having - setpoint generator connected becomes. The setpoint generator serves at the same time for energy supply for the valve and for generating the desired signal by two of the three conductors, one of which is ground potential defined, find use for transmitting the desired signal, while the third conductor for separate power supply the proportional control valve is used. Such 3-conductor systems are comparatively expensive, also with regard to the one to be used Connecting cable, connector and setpoint generator.
Aus
der
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein möglichst kostengünstiges und einfach in pneumatische Systeme zu installierendes Proportionalregelventil bereitzustellen, bei welchem auf eine separate Strom- bzw. Spannungsversorgung zum Betrieb des Proportionalregelventils verzichtet werden kann. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer der vorstehenden Aufgabenstellung gerecht werdenden Baugruppe aus einem Signalgeber und einem Proportionalregelventil sowie ein Verfahren zum Betrieb der Baugruppe zu Grunde.In front In this context, it is the object of the present invention a cost effective and easy in pneumatic To provide systems to install proportional control valve, in which to a separate power supply to the Operation of the proportional control valve can be dispensed with. Further It is the object of the present invention to provide one of the above Assembled task of a module from a signal generator and a proportional control valve, and a method of operation based on the assembly.
Diese Aufgabe wird bei einem Proportionalregelventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die elektrische Schnittstelle eine 2-Leiter-Schnittstelle zum Empfang eines pulsweitenmodulierten digitalen Sollsignals ist, wobei das Proportionalregelventil dazu eingerichtet ist, die gesamte elektrische Energie (bzw. Leistung) zum Betrieb des Proportionalregelventils aus dem digitalen Sollsignal zu gewinnen.These Task is with a proportional control valve of the aforementioned Art solved according to the invention that the electrical interface is a 2-wire interface for reception a pulse width modulated digital target signal, wherein the Proportional control valve is set up to supply the entire electrical energy (or power) for the operation of the proportional control valve from the win digital setpoint signal.
Aus der erfindungsgemäßen Lösung, wonach die gesamte elektrische Energie (bzw. Leistung) zum Betrieb des Proportionalregelventils aus dem Sollsignal gewinnbar ist, ergibt sich unmittelbar, dass – neben der elektrischen 2-Leiterschnittstelle zum Empfang eines digitalen und pulsweitenmodulierten Sollsignals – keine weitere elektrische Schnittstelle zur Strom- oder Spannungsversorgung des gesamten Proportionalregelventils (inkl. seiner Bestandteile) notwendig oder vorgesehen ist. Mithin wird die elektrische Energie zum Betrieb der Regelelektronik, zum Betrieb des Sensors und zur Verstellung (bzw. zum Betrieb) des piezoelektrisch betätigbaren Ventilelements vollständig aus dem an der elektrischen 2-Leiter-Schnittstelle eingehenden digitalen Sollsignal gewonnen.From the solution according to the invention, according to which the entire electrical energy (or power) for operation of the proportional control valve can be obtained from the desired signal, it follows immediately that - in addition to the electrical 2-wire interface for receiving a digital and pulse width modulated setpoint signal - no further electrical interface to Power or voltage supply of ge velvet proportional control valve (including its components) is necessary or intended. Thus, the electrical energy for operation of the control electronics, the operation of the sensor and the adjustment (or operation) of the piezoelectrically actuated valve element is completely recovered from the incoming to the electrical 2-wire interface digital command signal.
Damit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Proportionalregelventil zum Anschluss an digitale Signalgeber mit 2-Leiterschnittstelle, z. B. in Form eines handelsüblichen 2-Leiter-Bus-Systems, bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Proportionalregelventil muss lediglich über handelsübliche 2-Leiter-Verbindungskabel mit dem digitalen Signalgeber verbunden werden, ohne dass es dabei einer separaten Leitung bzw. eines separaten Anschlusses für eine externe Strom- oder Spannungsversorgung bedarf. Ferner ist vorteilhaft, dass es unter erfindungsgemäßer Nutzung der 2-Leiter-Technik zum Zwecke der Überwachung des Betriebs des Proportionalregelventils möglich ist, das zwischen Signalgeber und Proportionalventil angeordnete Verbindungskabel einer kontinuierlichen Kabelbruchüberwachung im Sinne eines Monitoring zu unterziehen. Entsprechende Kabelbruchüberwachungseinheiten sind aus dem Stand der Technik, z. B. als Bestandteil von digitalen Signalgebern, bekannt.In order to is in the context of the present invention, a proportional control valve for connection to digital signal transmitters with 2-wire interface, z. In the form of a commercially available 2-wire bus system. The proportional control valve according to the invention must only via standard 2-wire connection cable be connected to the digital signal generator without it a separate line or a separate connection for a external power or voltage supply required. It is also advantageous that it is under inventive use of the 2-wire technique for the purpose of monitoring the operation of the proportional control valve is possible, that between signal generator and proportional valve arranged connection cable of a continuous cable break monitoring subject to monitoring. Corresponding cable breakage monitoring units are from the prior art, for. B. as part of digital signalers, known.
Als
besonders vorteilhaft erweist sich der Umstand, dass im Rahmen der
vorliegenden Erfindung auf ein piezoelektrisch ansteuerbares Ventilelement
zurückgegriffen wird, welches sich durch einen besonders
geringen Energiebedarf auszeichnet. Bevorzugt handelt es sich dabei
um ein Ventilelement mit einem so genannten pneumatischen Booster, also
ein Ventilelement mit einer piezopneumatischen Vorstufe und einer
dieser nachgeschalteten pneumatischen Leistungsstufe, wie dies z.
B. bei dem aus der deutschen Patentanmeldung
Die Kommunikation zwischen der das Stellsignal für das Ventilelement bereitstellenden Regelelektronik und dem piezoelektrischen Aktor des Proportionalregelventils kann auf analoge oder digitale Weise erfolgen. Die Regelelektronik bedient sich der insoweit aus dem Stand der Technik bekannten Algorithmen, um aus Istwert und Sollwert ein geeignetes Stellsignal für den piezoelektrischen Aktor des (piezoelektrisch ansteuerbaren) Ventilelements zu berechnen.The Communication between the actuating signal for the valve element providing control electronics and the piezoelectric actuator The proportional control valve can be analogue or digital respectively. The control electronics uses the extent of the State of the art known algorithms to from actual value and setpoint a suitable actuating signal for the piezoelectric actuator of the (piezoelectrically controllable) valve element to calculate.
Als Sensor kommen – abhängig von der in der spezifischen pneumatischen Anwendung vorgesehenen Regelgröße – verschiedene Sensortypen in Frage (z. B. Druck- oder Durchflusssensoren), wobei auch hier in Anbetracht der aus dem PWM-Signal nur begrenzt zur Verfügung stehenden elektrischen Energie möglichst auf einen – in energeti scher Hinsicht – besonders sparsamen Sensor zurückgegriffen wird. Solche Sensoren sind – auch in kostengünstiger Bauart – aus dem Stand der Technik bekannt.When Sensor come - depending on the specific pneumatic application provided controlled variable - various Sensor types in question (eg pressure or flow sensors), including here in view of the limited available from the PWM signal standing electrical energy as possible on a - in In terms of energy, particularly economical sensor is used becomes. Such sensors are - also in less expensive Type - known from the prior art.
Es wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung somit ein Proportionalregelventil geschaffen, welches sich durch große Flexibilität hinsichtlich verschiedenster Einbausituationen auszeichnet. Die Entfernung zwischen Proportionalregelventil bis zu einer externen Energieversorgung ist unerheblich, da das – die Regelelektronik bevorzugt in Baueinheit beinhaltende – Proportionalregelventil gerade nicht an eine externe Strom- oder Spannungsquelle angeschlossen werden muss. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Ventil als Low-Cost-Bauteil für ein Pneumatiksystem dienen und dort zum Ersatz von – aus Kostengründen noch heute gerne verwendeten – Handreglern dienen.It becomes in the context of the present invention thus a proportional control valve created, which is characterized by great flexibility in terms of various installation situations. The distance between proportional control valve up to an external power supply is irrelevant, since - the control electronics preferred in unit containing - Proportional control valve straight not connected to an external power or voltage source must become. In particular, the inventive Valve serve as a low-cost component for a pneumatic system and there for the replacement of - for cost reasons still used today - hand controllers serve.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Proportionalregelventil einen zwischen elektrischer Schnittstelle und Regelelektronik angeordneten Entkopplungsschaltkreis aufweist, mit welchem aus dem digitalen Sollsignal zum einen die zum Betrieb des Proportionalregelventils notwendige elektrische Leistung und zum anderen ein für den Sollwert charakteristisches Eingangssignal für die Regelelektronik ausgekoppelt wird.In a first preferred embodiment of the invention is provided that the proportional control valve between an electrical interface and Control electronics arranged decoupling circuit, with which from the digital reference signal on the one to the operation of the Proportional control valve necessary electric power and to another one for the setpoint characteristic input signal is decoupled for the control electronics.
Der vorgenannte Entkoppelungsschaltkreis ist bevorzugt in baulicher Einheit mit den sonstigen Komponenten des erfindungsgemäßen Proportionalregelventils ausgestaltet, was bevorzugt durch eine Anordnung innerhalb eines das gesamte Proportionalregelventil inkl. Regelelektronik und Sensor beinhaltenden Gehäuses geschieht.Of the The aforementioned decoupling circuit is preferably constructed Unit with the other components of the invention Proportional control valve designed, which is preferred by an arrangement within one the entire proportional control valve incl. control electronics and sensor-containing housing happens.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei dem Proportionalregelventil um ein Druckregelventil für pneumatische Anwendungen handelt, wobei dann als Sensor ersichtlich bevorzugt ein Drucksensor zu wählen ist. Alternativ hierzu kann es sich jedoch auch um ein Durchflussregelventil mit einem Durchflusssensor handeln.In a further preferred embodiment of the invention is provided in that the proportional control valve is a pressure regulating valve for pneumatic applications, acting as a sensor can be seen preferably a pressure sensor to choose. alternative However, this can also be a flow control valve a flow sensor act.
Im erstgenannten Fall ist dann vorteilhaft der Drucksensor so angeordnet, dass der ausgangsseitige Druck am Ventilelement als Istwert für die Regelgröße bestimmt wird.in the the former case is then advantageously arranged the pressure sensor so that the output side pressure on the valve element as the actual value for the controlled variable is determined.
Bei dem von dem erfindungsgemäßen Proportionalregelventil an seiner elektrischen Schnittstelle empfangenen digitalen Sollsignal handelt es sich bevorzugt um ein pulsweitenmoduliertes Signal aus (in vorgegebenen Zeitabständen ausgesendeten) Gleichspannungspulsen mit einer Amplitude im Bereich von etwa 20 bis etwa 30 V, wobei gängige Signalgeber eine Spannungsamplitude von 24 Volt haben. Auch andere Spannungsamplituden sind jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich denkbar.The digital setpoint signal received at its electrical interface by the proportional control valve according to the invention is preferably a pulse-width-modulated signal from (at predetermined time intervals emitted) DC voltage pulses with an amplitude in Range from about 20 to about 30 V, with conventional signal transmitters have a voltage amplitude of 24 volts. However, other voltage amplitudes are also conceivable in the context of the present invention.
Diese durch ihre Signalbreite den Sollwert für die Regelgröße repräsentierenden Rechtecksignale werden kontinuierlich wiederholt, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere solche PWM-Signale bevorzugt werden, bei denen das digitale Sollsignal mit Wiederholungsraten im Bereich von 1 Hz bis 10 kHz moduliert ist. Dies erweist sich als ausreichend, um im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus dem Sollsignal ein ausreichendes Maß an Energie zum Betrieb des gesam ten Proportionalregelventils auszukoppeln, wenngleich prinzipiell auch außerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegende Frequenzen denkbar sind.These by their signal width the setpoint for the controlled variable representing rectangular signals are continuous in the context of the present invention, in particular such PWM signals are preferred in which the digital command signal modulated with repetition rates in the range of 1 Hz to 10 kHz is. This proves to be sufficient to under the present Invention from the desired signal a sufficient amount of energy to decouple the operation of the entire proportional control valve, although in principle also outside of the above Range lying frequencies are conceivable.
Der in einem erfindungsgemäßen Proportionalregelventil zur Entkopplung der gesamten Betriebsenergie für das Proportionalregelventil dienende Entkopplungsschaltkreis umfasst bevorzugt ein (eine Tiefpasswirkung entfaltendes) RC-Glied, welches in seiner Zeitkonstante (τ = R·C) so bemessen ist, dass die entkoppelte und am Kondensator anliegende Spannung zwischen zwei Gleichspannungssignalen des Sollsignals nie unter eine für den Betrieb der Regelektronik notwendige Mindestspannung abfällt. Insoweit ist also die Bemessung des RC-Glieds in geeigneter Abhängigkeit von der Wiederholungsrate der Spannungspulse in dem Sollsignal zu tätigen.Of the in a proportional control valve according to the invention for decoupling the entire operating energy for the proportional control valve The decoupling circuit used preferably comprises a (a low-pass effect unfolding) RC element, which in its time constant (τ = R · C) is designed so that the decoupled and the capacitor voltage applied between two DC signals of the desired signal never under a necessary for the operation of the control electronics Minimum voltage drops. In that regard, so is the design the RC element in a suitable function of the repetition rate of the To make voltage pulses in the desired signal.
Schließlich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung noch vorgesehen sein, dass das Ventilelement aus einer vordefinierten Fail-Safe-Stellung gegen eine Federkraft verstellbar ist bzw. verstellt wird. Bei einem Defekt im System, durch den z. B. kein Stellsignal mehr auf den piezoelektronischen Aktor des Ventils erzeugt werden kann, wird dann das Ventilelement unter Einwirkung der Federkraft in eine vorab definierte Fail-Safe-Stellung (z. B. eine Entlüftungsstellung) gebracht. Eine solche Federkraft kann z. B. von einer geeignet angeordneten Feder aufgebracht werden.After all may still be provided within the scope of the present invention, that the valve element from a predefined fail-safe position against a spring force is adjustable or is adjusted. In case of a defect in the system through which z. B. no control signal to the piezoelectric actuator of the valve can be generated, then the valve element is under Effect of the spring force in a predefined fail-safe position (eg a venting position). Such Spring force can z. B. applied by a suitably arranged spring become.
Wie bereits weiter oben ausgeführt betrifft die vorliegende Erfindung neben dem erfindungsgemäßen Proportionalregelventil als solchem, auch eine Baugruppe aus einem digitalen Signalgeber und wenigstem einem über ein Verbindungskabel mit dem Signalgeber verbundenen und erfindungsgemäßen Proportionalregelventil.As already stated above concerns the present Invention in addition to the proportional control valve according to the invention as such, also an assembly of a digital signal generator and at least one over a connecting cable with the signal generator connected and inventive proportional control valve.
Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass Signalgeber und Verbindungskabel zur Erzeugung und Übertragung des digitalen, pulsweitenmodulierten Signals in 2-Leiter-Ausführung in Form von handelsüblichen und vergleichsweise günstigen Bus-Systemen erhältlich sind. Derartige Signalgeber sind insbesondere auch mit mehreren – voneinander unabhängig ansteuerbaren – Ausgangsschnittstellen erhältlich, so dass in einer erfindungsgemäßen Baugruppe bevorzugt auch ein Anschluss mehrerer Proportionalregelventile der erfindungsgemäßen Art an einen Signalgeber ermöglicht ist.It At this point it should again be noted that signal generator and connecting cables for generating and transmitting the digital, pulse width modulated signal in 2-wire version in the form of commercially available and comparatively cheap Bus systems are available. Such signalers are especially with several - independent from each other controllable - output interfaces available, so that in an assembly according to the invention preferred also a connection of several proportional control valves of the invention Art is possible to a signal generator.
Es versteht sich im Übrigen von selbst, dass sämtliche vorgenannten Aussagen zu bevorzugten Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Proportionalregelventils auch für die erfindungsgemäße Baugruppe und den darin enthaltenen Signalgeber gelten, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.It By the way, it goes without saying that all the above statements on preferred developments or refinements the proportional control valve according to the invention also for the assembly according to the invention and the signal generator contained therein, so that to avoid Repetitions in this regard to the above statements is referenced.
Es sei jedoch ausdrücklich festgehalten, dass das in der Baugruppe verwendete Verbindungskabel ein nicht abgeschirmtes 2-Leiter-Kabel herkömmlicher Bauart sein kann. Teure abgeschirmte Kabel, wie diese bei bisher bekannten 3-Leiter-Systemem mit separater Strom- bzw. Spannungsversorgung verwendet werden müssen, bedarf es im Rahmen der vorliegenden Erfindung somit nicht.It However, it should be explicitly stated that in the assembly used connection cable is an unshielded 2-conductor cable conventional design can be. Expensive shielded cables, like these in previously known 3-conductor systems with separate current or power supply must be used needs it is not in the context of the present invention.
Und schließlich betrifft die vorliegende Erfindung noch ein Verfahren zum Betrieb der vorgenannten Baugruppe umfassend die folgenden Schritte:
- a) kontinuierliches Aussenden eines digitalen, pulsweitenmodulierten Sollsignals durch den Signalgeber, wobei das Sollsignal den Sollwert für die Regelgröße repräsentiert
- b) Empfang des Sollsignals an der elektrischen Schnittstelle des Proportionalregelventils
- c) Entkoppeln einer Strom- bzw. Spannungsversorgung für das Proportionalregelventil und eines Eingangssignals für die Regelelektronik aus dem Sollsignal
- d) Vergleich des durch ein Sensorsignal repräsentierten Istwerts für die Regelgröße mit dem durch das Eingangssignal an der Regelelektronik repräsentierten Sollwert für die Regelgröße durch die Regelelektronik und
- e) Ausgabe eines geeigneten Stellsignals für den piezoelektrischen Aktor des Ventilelements durch die Regelelektronik, wenn Istwert und Sollwert nicht übereinstimmen, wobei
- f) die elektrische Leistung zum Betrieb der Regelelektronik und des Sensors sowie zur Verstellung des Ventilelements vollständig aus dem Sollsignal entkoppelt wird.
- a) continuous transmission of a digital, pulse width modulated desired signal by the signal generator, wherein the desired signal represents the desired value for the controlled variable
- b) receiving the desired signal at the electrical interface of the proportional control valve
- c) decoupling a current or voltage supply for the proportional control valve and an input signal for the control electronics from the desired signal
- d) Comparison of the represented by a sensor signal actual value for the controlled variable with the value represented by the input signal to the control electronics setpoint for the controlled variable by the control electronics and
- e) output of a suitable actuating signal for the piezoelectric actuator of the valve element by the control electronics, if actual value and setpoint do not match, wherein
- f) the electrical power for operation of the control electronics and the sensor and for adjusting the valve element is completely decoupled from the desired signal.
Auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden somit bevorzugt alle bereits vorstehend erläuterten Aspekte der vorliegenden Erfindung und seiner Weiterbildungen verwirklicht.Also in the context of the method according to the invention Thus, all the aspects already explained above are preferred realized the present invention and its developments.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das von der Regelelektronik bereitgestellte Stellsignal ein analoges Signal ist, wodurch ein besonders kostengünstiger Weg zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors des erfindungsgemäßen Proportionalregelventils beschritten wird.In an advantageous development of the invention The method according to the invention can be provided that the control signal provided by the control electronics is an analog signal, whereby a particularly cost-effective way to control the piezoelectric actuator of the proportional control valve according to the invention is taken.
Ferner ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt dafür Sorge zu tragen, dass das Ventilelement des Proportionalregelventils bei Ausbleiben eines Sollsignals unter Einwirkung einer Federkraft in einen vorab festgelegten Fail-Safe-Zustand geschalten wird. Bei diesem handelt es sich z. B. um eine Sperr- bzw. Entlüftungsstellung des Ventilelements.Further is in the context of the method according to the invention preferably to ensure that the valve element of the proportional control valve in the absence of a desired signal below Influence of a spring force in a predetermined fail-safe state is switched. This is z. For example, a lock or venting position of the valve element.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.following the invention with reference to an embodiment shown in the drawing explained in more detail.
Die
Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Baugruppe
Das
vorliegend als Druckregelventil ausgestaltete Proportionalregelventil
Das
Ventilelement
Das
Proportionalregelventil weist ferner einen Entkopplungsschaltkreis
Die
dem Widerstand
Ferner
wird mit dem Entkoppelungsschaltkreis
Dieses
wird von der Regelelektronik
Durch
eine geeignet angeordnete Feder
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|---|---|---|---|---|
| DE102011018873A1 (en) | 2011-04-28 | 2012-10-31 | Hydac Electronic Gmbh | Pneumatic valve and its use for a connected consumer |
| DE102011109983B3 (en) * | 2011-08-11 | 2013-01-17 | Festo Ag & Co. Kg | Electrical power supply unit has magnetic coil and coil armature coupled with output terminals of generator, and valve device so that current flow through terminals is controlled by actuating valve device |
| DE102017011453B4 (en) | 2017-12-12 | 2024-10-24 | Thomas Magnete Gmbh | Electromagnetic device for controlled force generation and method for operating the device |
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|---|---|---|---|---|
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1984001445A1 (en) * | 1982-09-27 | 1984-04-12 | Foxboro Co | Valve converter/positioner with remote feedback and memory |
| DE3717260A1 (en) * | 1987-05-22 | 1988-12-01 | Rexroth Mannesmann Gmbh | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TRANSMITTING A SUPPLY VOLTAGE AND A CONTROL SIGNAL |
| DE19534017C2 (en) | 1995-09-14 | 1997-10-09 | Samson Ag | Electric-pneumatic system |
| DE4333358B4 (en) * | 1993-09-30 | 2004-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Circuit arrangement for information transmission on a two-wire line |
| DE102006039985A1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Robert Bosch Gmbh | Communication device for fuel injectors or injectors in internal combustion engines, has power supply, which is connected to two-point-regulated current supply and pulse width recording device is coupled with power supply |
| DE102008057415B3 (en) | 2008-11-14 | 2010-06-17 | Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh | Machine for processing a workpiece by means of a laser beam |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19632691A1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-01-29 | Joucomatic Gmbh | Transducer with electropneumatic or electrohydraulic elements |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1984001445A1 (en) * | 1982-09-27 | 1984-04-12 | Foxboro Co | Valve converter/positioner with remote feedback and memory |
| DE3717260A1 (en) * | 1987-05-22 | 1988-12-01 | Rexroth Mannesmann Gmbh | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TRANSMITTING A SUPPLY VOLTAGE AND A CONTROL SIGNAL |
| DE4333358B4 (en) * | 1993-09-30 | 2004-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Circuit arrangement for information transmission on a two-wire line |
| DE19534017C2 (en) | 1995-09-14 | 1997-10-09 | Samson Ag | Electric-pneumatic system |
| DE102006039985A1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Robert Bosch Gmbh | Communication device for fuel injectors or injectors in internal combustion engines, has power supply, which is connected to two-point-regulated current supply and pulse width recording device is coupled with power supply |
| DE102008057415B3 (en) | 2008-11-14 | 2010-06-17 | Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh | Machine for processing a workpiece by means of a laser beam |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011018873A1 (en) | 2011-04-28 | 2012-10-31 | Hydac Electronic Gmbh | Pneumatic valve and its use for a connected consumer |
| WO2012146332A1 (en) | 2011-04-28 | 2012-11-01 | Hydac Electronic Gmbh | Pneumatic valve and use thereof for a connected consumer |
| DE102011109983B3 (en) * | 2011-08-11 | 2013-01-17 | Festo Ag & Co. Kg | Electrical power supply unit has magnetic coil and coil armature coupled with output terminals of generator, and valve device so that current flow through terminals is controlled by actuating valve device |
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