DE4318263C2 - Verfahren und Schaltung zum temperaturkompensierten Anfahren mindestens einer eingelernten SOLL-Position - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltung zum temperaturkompensierten Anfahren mehrerer vorgegebener Positionen (Positionsregelung) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der Stand der Technik sowie die Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Positionsregelung,

Fig. 2 den Aufbau des verwendeten induktiven Wegsensors,

Fig. 3 das elektrische Ersatzschaltbild des Wegsensors,

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Meßergebnisse des Wegsensors (mit der Auswerteschaltung nach Fig. 6 ermittelt) bei verschiedenen Umgebungstemperaturen und verschiedenen Ankerstellungen angibt,

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 6 eine vereinfacht dargestellte erfindungsgemäße elektronische Auswerte­ schaltung für einen induktiven Wegsensor,

Fig. 7 ein zur Fig. 6 gehöriges Spannungs- Zeit-Diagramm.

Das Anfahren von festgelegten Positionen mittels eines Antriebes ist eine Aufgabe, die in der gesamten Technik vorkommt. Hierzu gibt es je nach der erforderlichen Zielgenauigkeit eine Vielzahl von möglichen Verfahren. Als Antriebe können Elektromotoren, Magnete, oder pneumatische oder hydraulische Arbeitszylinder verwendet werden. Zum Erkennen, ob die gewünschte Position bereits erreicht ist, werden Weggeber eingesetzt. Zur Ansteue­ rung des Antriebes dient eine Elektronik, an welche die Weggeber angeschlossen sind.

Aus der EP 467 514 A2 ist ein Regelkreis zur Einstellung eines Ventils bekannt. Dabei wird die Stellung des Ventils von einem Weggeber abgefühlt, der so erhaltene Istwert mit einem Sollwert verglichen, und bei einer Abweichung zwischen Soll- und Istwert ein Stellmotor entsprechend betätigt. Zur Temperaturkompensation des Weggebers wird eine Rechenoperation (Multiplikation) verwendet.

Weiter ist aus der DE 41 06 168 A1 ein Verfahren zur metrologischen Prüfung und zur Selbstkorrektur von geometrischen Meßfehlern in einem Vermessungsgerät bekannt. Dieses weist einen drehbaren Tisch auf, welcher durch eine elektronische Einheit ge­ steuert ist. Zur automatischen Korrektur von Meßfehlern werden Kalibrierungsdaten so modifiziert, daß sie automatisch an die geänderten geometrischen Eigenschaften des Meßgerätes angepaßt werden.

In der Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Positionsregelung nach dem Stand der Technik dargestellt. Mittels Druckluft aus einem Vorratsbehälter (3) läßt sich über ein Wegeventil (2) (Magnetventil) ein Arbeitszylinder (1) (Antrieb) be- und entlüften. Hier­ durch wird ein Kolben (9) um eine Strecke (x) aus dem Zylinder heraus- bzw. hineingefahren. Zur Rückstellung dient hier eine eingebaute Druckfeder (8). Über eine Elektronik (4) läßt sich das Wegeventil (2) in eine Stellung "Belüften" (gezeichnet), eine Stellung "Druck halten" und in eine Stellung "Entlüften" steuern. Der IST-Weg (x_IST) des Kolbens (9) läßt sich durch einen angebauten Wegsensor (5) abfühlen. Dessen Ausgangssignal (s_IST) wird der Elektronik (4) zugeführt. Der Wegsensor (5) kann in einer Kammer (7) ein Netzwerk aus NTC-Wider­ ständen zur Temperaturkompensation aufweisen (siehe Fig. 2). Er kann weiter einen angebauten Temperatur­ sensor (6) aufweisen, dessen Signal ebenfalls der Elektronik (4) zuführbar ist. In diesem Fall wird der Einfluß der Außentemperatur (T) innerhalb der Elektronik (4) per Programm kompensiert.

Der Elektronik (4) sind Signale (s_SOLL) zuführbar, die die anzufahrenden Positionen (A, B, C) beinhalten. Das Signal (s_SOLL) wird innerhalb der Elektronik mit dem IST-Signal (s_IST) verglichen. Falls eine Abweichung erkannt wird, regelt die Elektronik (4) durch Betätigung des Wegeventils (2) mit einem Differenz-Signal Δ die gewünschte Position solange nach, bis die Abweichung verschwunden ist. Die drei Stellungen (A, B, C) können z. B. Schaltpositionen eines Fahrzeug-Getriebes sein.

Durch das beschriebene Verfahren wird also ein vorge­ gebener Weg (s_SOLL) mit Hilfe des Reglers und des mehr oder weniger genauen Wegsensors eingestellt. Diese Methode hat aber den grundsätzlichen Nachteil, daß durch elektrische und mechanische Toleranzen, die sich im ungünstigen Falle addieren können, bei einer Serien­ produktion eine derart angefahrene Position in den verschiedenen Geräten stark unterschiedlich ausfallen kann. Eine Methode, welche diesen Nachteil vermeidet, ist das sogenannte "Einlernen".

Hierbei werden bei jedem gefertigten Gerät die gewünsch­ ten Positionen von Hand oder automatisch angefahren. Dies kann dadurch geschehen, daß die Kolbenstange des Arbeitszylinders (1) z. B. gegen Anschläge gefahren wird. Zu diesen nun hundertprozentig passenden Posi­ tionen werden dann rückwärts die diesen Positionen entsprechenden Sensorwerte (s_SOLL) bestimmt. Die Anschläge werden dann wieder entfernt und im Betrieb die gewünschten Positionen mit den nun "eingelernten" und in der Elektronik gespeicherten Sollwerten eingeregelt. Das Einlernen erfolgt im Werk, in der Werkstatt, oder gegebenenfalls auch durch den Fahrer.

Voraussetzung für dieses Verfahren ist allerdings, daß der Wegsensor (5) temperaturunabhängig ist, oder so genau temperaturkompensiert ist, daß sich im gegebenen Temperaturbereich kein nennenswerter Meßfehler ergibt.

Der geforderte Temperaturbereich kann je nach Anwen­ dungsart stark unterschiedlich ausfallen. Bei einer Anwendung in Kraftfahrzeugen ist beispielsweise ein Bereich von -40°C bis +150°C zu kompensieren.

Als Weggeber können nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitende bekannte Elemente eingesetzt werden. Bei besonders hohen Ansprüchen an die Betätigungshäufigkeit werden vorzugsweise induktive Weggeber bzw. -sensoren eingesetzt. Diese bestehen aus einer Spule, in welcher ein Eisenkern verschiebbar angeordnet ist. Die Stellung des Eisenkerns wird durch die hierdurch veränderte Induktivität der Spule ermittelt.

Ein derartiger induktiver Wegsensor ist in der Fig. 2 dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem Eisenkern (13), welcher in einer Spule (12) verschiebbar angeordnet ist. Zur Rückführung des Magnetfeldes ist noch ein Topfkern (11) vorgesehen. Die Spulenenden sind zu Anschlüssen (10) herausgeführt. Der Wegsensor (5) ist in ein Gehäuse (25) eingeschraubt, das die Wand eines Kfz-Getriebes sein kann. Die Innentemperatur kann dabei z. B. 100°C, die Außentemperatur 20°C betragen.

Zur Temperaturkompensation ist in einer Kammer (7) ein Netzwerk (24) aus NTC-Widerständen eingebaut, welches der Spule (12) vorgeschaltet ist.

Induktive Wegsensoren sind bekannt. Sie sind einfach aufgebaut, haben allerdings den Nachteil, daß ihr Meßwert (ohne Kompensationsmaßnahmen) von der Umgebungs­ temperatur abhängt.

In der Fig. 3 ist das elektrische Ersatzschaltbild (ESB) des induktiven Wegsensors nach der Fig. 2 darge­ stellt. Es besteht aus der Reihenschaltung eines Wider­ standes (R_L), welches den Wicklungswiderstand (Kupfer­ widerstand) der Spule (12) darstellen soll, mit einem Element (L), das die durch die Ankerverschiebung ver­ änderliche Induktivität (L) des Wegsensors darstellt. Der gesamte Wegsensor hat damit die elektrische Impedanz (Z). Der Widerstand (R_L) ist temperaturabhängig, da der Kupferwiderstand der Wicklung mit der Außentemperatur ansteigt. Die Induktivität (L) ist ebenfalls temperatur­ abhängig, da sich die magnetische und elektrische Leitfähigkeit des Eisenkreises mit der Temperatur ändert.

In der Fig. 6 ist schematisch die elektrische Auswerte­ schaltung für den benutzten Wegsensor dargestellt. Der Wegsensor (5) mit der Impedanz (Z) (siehe Fig. 3) ist in eine Brückenschaltung eingefügt, welche außerdem aus den Widerständen (14), (15) und (16) besteht. Die Brücken­ spannung ist mit einem Komparator (18) abfühlbar. Der obere Teil der Brücke liegt an einer Betriebsspannung (U_B), während der untere Teil an Masse liegt. Am Mittel­ teil der Brücke fällt die feste Spannung (U₀) und die veränderliche Spannung (U) ab.

Mit dem Schließen eines elektronischen Schalters (17), der vom Mikrocontroller (22) betätigbar ist, wenn eine Wegmessung erforderlich ist, wird ein einzelner Meßvor­ gang eingeleitet.

Wie in Fig. 7 dargestellt ist, sinkt dabei die über der Zeit (t) aufgetragene, an der Impedanz (Z) des Weg­ sensors (5) liegende Spannung (U) in Form einer e- Funktion ab. Der Abfall beginnt bei einem Ausgangswert (U_B), welcher zum Einschaltzeitpunkt (t₀) anliegt.

Im Zeitpunkt (t₁) ist der Wert (U₀) erreicht, welcher auch am linken Anschluß des Komparators (18) anliegt. Hierdurch schaltet der Komparator (18) um und teilt dies dem Mikrocontroller (22) mit. Aus der Zeitdifferenz (t₁ - t₀) errechnet dieser die Induktivität (L) des Wegsensors (5) bzw. den gerade eingestellten Weg (s).

Eine derartige Schaltung zur Induktivitätsbestimmung ist für sich bekannt (siehe z. B. DE 37 14 993 A1).

In der Fig. 4 ist in einem Diagramm die mit der Aus­ werteschaltung aus Fig. 6 generierte Meßzeit (t₁ - t₀) über der Umgebungstemperatur (T) bei den verschiedenen Positionen (A, B, C) des Weges (x) dargestellt. Diese Zeitdifferenz (t₁ - t₀) wird als der vom Sensor er­ mittelte Weg (s) interpretiert. Man erkennt, daß sich der Meßwert (s) bei konstanter Position (x) mit der Temperatur (T) erhöht. Dies liegt u. a. am positiven Temperaturkoeffizienten des Wicklungswiderstandes R_L. Bezogen auf eine Normaltemperatur (T₀) ergibt sich also bei einer höheren Temperatur ein zu hoher Meßwert. Hierdurch ist der Meßwert für den Weg (s) scheinbar vergrößert, d. h., es wird ein zu großer Weg angezeigt. Für verschiedene Werte des Weges (x) ergibt sich eine Kurvenschar, welche aus etwa linearen Kurven besteht. Zu beachten ist weiter, daß die Steigung der Kurven mit dem Weg (x) zunimmt, was durch den steigenden Einfluß des Wirbelstrom-Widerstandes bei eingeschobenem Anker (13) (großer Weg s) erklärt werden kann.

Bei gehobenen Ansprüchen an die Positionierung ist es notwendig, die Temperaturabhängigkeit des Wegsensors zu kompensieren (vergl. Fig. 2). Hierzu sind verschiedene Verfahren bekannt. Aus der DE-OS 35 26 560 ist bei­ spielsweise bekannt, den Sensor mit einem eingebauten, der Spule vorgeschalteten Widerstandsnetzwerk zu ver­ sehen, welches temperaturabhängige Widerstände (NTC- Widerstände) enthält. Der Temperaturgang dieses Netz­ werkes wird dann so gewählt, daß sich die Temperatur­ gänge des Korrektur-Netzwerkes und der aus Induktivität und Wicklungswiderstand bestehenden Impedanz etwa gegenseitig aufheben.

Diese Methode der Temperaturkompensation hat jedoch den Nachteil, daß zusätzliche Bauteile erforderlich sind, daß die Kompensation nicht über den gesamten Temperatur­ bereich zufriedenstellend möglich ist, und daß bei einem Temperaturgradienten innerhalb des Sensors, d. h. wenn z. B. die Spule (12) (Fig. 2) einer erheblich höheren Temperatur ausgesetzt ist als das Korrektur-Netzwerk (7), nicht die eigentlich wichtige Spulentemperatur, sondern lediglich die Temperatur am Ort des Kompensa­ tions-Netzwerkes (7) berücksichtigt wird. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn der Sensor (5) in eine Wand eines Getriebe-Gehäuses (25) eingeschraubt ist, derart, daß die Anschlüsse (10) außen liegen (20°C), und die Spule (12) innen liegt (100°C). Ferner wird eine genaue Kompensation noch durch Fertigungsstreuungen der Sensor­ spule und der NTC-Widerstände erschwert.

Eine andere, denkbare Möglichkeit zur Temperaturkompen­ sation von induktiven Wegsensoren ist, die in der Fig. 4 dargestellte Temperaturabhängigkeit des Wegsensors z. B. funktionell zu beschreiben, die Temperatur am Einbauort des Wegsensors mit einem Temperatursensor (6) zu messen, und mit Hilfe der Beschreibung die bei verschiedenen Temperaturen (T_IST) jeweils gemessene Induktivität in der Auswerte-Elektronik (4) auf die Normaltemperatur T₀, z. B. 20°C, umzurechnen. Die Umrechnung erfolgt dann z. B. nach der bekannten Formel

Hierin ist:
s_kompensiert = temperaturkompensierter Meßwert
s_{unkompensiert} = nicht temperaturkompensierter Meßwert
m = Temperaturkoeffizient des Wegsensors (Steigung der Temperaturkennlinie)
T_IST = Sensortemperatur
T₀ = Normaltemperatur

Diese Methode erfordert jedoch einen gewissen Rechen­ aufwand, und damit Rechenzeit und Speicherplatz des verwendeten Mikrocontrollers. Der Rechenaufwand ist besonders hoch, wenn berücksichtigt wird, daß der Temperaturkoeffizient (m), der die Steigung der Kurven enthält, auch von der Ankerstellung (s) abhängt (siehe Fig. 4). Der Temperaturkoeffizient (m) kann mit Hilfe einer 2. Funktion berechnet werden, aus der die Anker­ stellungsabhängigkeit hervorgeht und die als Eingangs­ variable eine temperaturbereinigte Größe verwendet. Da hierzu Iterationen nötig sind, kann die Kapazität des verwendeten Microcontrollers, der ja auch noch andere Aufgaben zu erfüllen hat, eventuell nicht ausreichen. Je nach der gewählten Genauigkeit der Umrechnung und der Genauigkeit der Temperaturmessung ergeben sich also ebenfalls mangelhafte Kompensationsergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltung zum genauen, temperaturkompensierten Anfahren mindestens einer vorgegebenen Position anzu­ geben.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 ange­ gebene Verfahren gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte elektrische Schaltungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, für eine genaue Positionsregelung nicht den verwendeten Wegsensor zu kompensieren, sondern umgekehrt den für die anzufahren­ den SOLL-Positionen zu erwartenden Sensorwert (S_Korr) gemäß den jeweils herrschenden Temperaturen vorauszu­ berechnen und dann auf diesen Wert zu positionieren. Hierdurch ergeben sich gegenüber der bekannten Methode, nämlich einen temperaturkompensierten Wegsensor zu benutzen, verschiedene Vorteile.

Insbesondere läßt sich eine besonders gute Temperatur­ kompensation der Regelung erzielen, wobei gleichzeitig alle Einflüsse von Fertigungsstreuungen sowohl mechani­ scher als auch elektrischer Art sich nicht mehr auswir­ ken. Dies gilt bei den mechanischen Streuungen sowohl für den Wegsensor als auch für die Lage der anzufahren­ den Getriebe-Positionen. Der zweite große Vorteil der erfindungsgemäßen Methode ist eine Minimierung von notwendiger Rechenzeit und Speicherplatzbedarf im verwendeten Rechner. Rechenvorgänge sind jetzt nur noch dann erforderlich, wenn sich die Temperatur ändert, was erfahrungsgemäß nur langfristig erfolgt. Im Gegensatz hierzu ist bei der bekannten Methode, den Wegsensor direkt zu kompensieren, bei jeder Messung eine zeitauf­ wendige Kompensationsrechnung (siehe oben) erforderlich.

Weiter wird für die Positionierung gemäß der Erfindung ohne Zusatzaufwand die jeweilige Ankerstellung des Wegsensors berücksichtigt und damit die Güte der Tempe­ raturkompensation verbessert.

Anhand der Fig. 5 soll erläutert werden, wie das Verfahren nach Patentanspruch 1 funktioniert.

An einem Prototypen des Wegsensors wurde vorher erfaßt, wie dessen Temperatur-Kennfeld (siehe Fig. 4) aussieht. Für das typische Temperaturverhalten kann dann aus dem Kennfeld eine funktionelle Beschreibung abgeleitet werden.

Jedes fertig montierte Gerät, z. B. ein Getriebe in einem Kraftfahrzeug, wird dann einem Einlernvorgang unterzogen. Dabei wird zunächst bei einer Lerntemperatur (T_L), die z. B. 20°C betragen kann, das zu positio­ nierende Bauteil auf die erste SOLL-Position (A) ge­ fahren. Position (A) entspricht der in Fig. 5 definier­ ten Gerade (A). Dieser Position (A) entspricht dann ein Sensorwert (L_A). Für diese SOLL-Position (A) besitzt der Wegsensor (5) eine Temperaturkennlinie mit der Steigung (m_A), die aus der funktionellen Beschreibung abgeleitet werden kann. Der Wert der Lerntemperatur (T_L) ist dabei unkritisch.

Analog dazu werden auch die anderen einzulernenden Positionen (B, C) angefahren und die Sensorwerte (L_B, L_C) bzw. die Steigungen (m_B, m_C) ermittelt. Die Reihen­ folge der einzulernenden Positionen ist beliebig.

Beim Einlernvorgang werden die Lerntemperatur (T_L), die sich für die Positionen (A, B, C) ergebenden Sensorwerte (L_A, L_B, L_C), und die Temperaturkoeffizienten (m_A, m_B, m_C) in einem nichtflüchtigen Speicher der für die Regelung verwendeten Elektronik (4) (Mikrocontroller) eingegeben. Damit ist der Einlernvorgang beendet.

Bei kleineren Meßwegen (s) oder geringen Anforderungen an die Kompensationsgüte kann ggf. auf die Berücksichti­ gung der Ankerstellungsabhängigkeit des Temperatur­ koeffizienten m verzichtet werden. In diesem Fall wird mit einer konstanten Steigung der Temperaturkennlinien (m) gerechnet, d. h. diese Koeffizienten brauchen nicht eingelernt zu werden.

Eine Mittelwertbildung bei den Temperaturmessungen ist zu empfehlen.

Im folgenden wird der Positionierungs-Vorgang beim Betrieb des Fahrzeugs beschrieben. Im Betriebszustand des Getriebes soll die Temperatur (T_IST) herrschen (Fig. 5). Die Elektronik (4) mit einem Mikrocontroller (22) (Fig. 6) soll die Position (A) anfahren. Hierzu berech­ net die Elektronik, ausgehend vom eingelernten Punkt (L_A), mit Hilfe der bekannten Steigung (m_A) und der Temperaturabweichung (T_IST - T_L) den sogenannten Ziel­ punkt (Z_A), welcher der gemessenen IST-Temperatur entspricht. Die Elektronik verfährt das Stellglied nun so weit, bis der Sensor den Wert Z_A generiert (Z_A ⇒ S_KORR). Durch diese Korrektur ist nun die beim Einlernvorgang eingestellte Position wieder erreicht.

Die entsprechende Prozedur erfolgt beim Anfahren der anderen Positionen analog. Ausgehend von einem Lernpunkt (L_C), der zur Ankerstellung (C) des Wegsensors (5) gehört, wird auch hier zu der Position (C) mit Hilfe der bekannten Steigung (m_C) der tatsächlich benötigte Sensormeßwert berechnet (Zielpunkt Z_C). Die Elektronik regelt nun den Antrieb (1) wiederum auf diesen Sensor­ meßwert (Z_C ⇒ S_KORR) ein.

Eine Neuberechnung der Zielpunkte ist nur bei signifi­ kanten Temperaturveränderungen gegenüber der letzten Berechnung nötig und erfolgt daher relativ selten.

Analog zu diesem Verfahren kann beim Lernvorgang der Sensorwert auch mit Hilfe der funktionellen Beschreibung auf eine fest definierte Temperatur (z. B. 20°C) umgerechnet werden. Dann werden diese umgerechneten Werte als L_A, L_B, L_C bzw. m_A, m_B, m_C gespeichert. Die Lerntemperatur braucht dann nicht gespeichert zu werden.

Beim Positioniervorgang werden dann die Zielpunkte (Z) mit Hilfe der Abweichung zu dieser definierten Tempera­ tur (z. B. T_IST = 20°C) bestimmt.

Wie oben beschrieben, ist für die erfindungsgemäße Kompensationsmethode erforderlich, daß die Sensortem­ peratur bekannt ist. Hierzu wäre es natürlich möglich, am Sensor einen besonderen Temperaturfühler anzubringen (vgl. Fig. 1). Der hierzu benötigte Aufwand wäre jedoch relativ hoch. Aus diesem Grund wird vorteilhaft eine andere Methode zur Temperaturerfassung des verwendeten Wegsensors benutzt.

Zur Ermittlung der Temperatur des Wegsensors wird die Auswerteschaltung nach Fig. 6 verwendet. Es wird eine Zeitdauer (t₂ - t₁), welche erheblich größer ist als die Zeit (t₁ - t₀) abgewartet. Nach dieser Zeitdauer (t₂ - t₁) wird dann die am Wegsensor (5) anliegende Spannung (U_R) nur noch vom Kupferwiderstand (R_L) der Wicklung bestimmt. Da dieser aber temperaturabhängig ist, läßt sich hieraus die Temperatur der Wicklung und damit die Sensortemperatur bestimmen. Hierzu wird zum Zeitpunkt (t₂) ein zweiter Schalter (19) vom Mikro­ controller (22) eingeschaltet. Die Spannung (U = U_R) wird auf ein RC-Glied (20) geschaltet. Es wird gewartet, bis die am RC-Glied ansteigende Spannung eine Referenz­ spannung (U_REF) eines zweiten Komparators (21) erreicht hat (t₃). Sobald dies geschehen ist, wird die vom Mikro­ controller (22) erfaßte Zeitdifferenz (t₃ - t₂) in eine entsprechende Sensortemperatur umgerechnet.

Die in der Fig. 6 dargestellte Schaltungserweiterung mit dem RC-Glied (20) mit angeschlossenem Komparator (21) ist deswegen erforderlich, weil der Mikrocontroller (22) Zeitdifferenzen einfacher bearbeiten kann. Falls ein (teurerer) Mikrocontroller mit eingebautem Analog- Digital-Wandler verwendet wird, kann auch die am Weg­ sensor (5) abfallende Spannung (U_R) direkt ausgewertet werden.

Durch die vorteilhafte Auswertung der Spannung (U_R) kann also auf einen separaten Temperaturfühler am Wegsensor (5) verzichtet werden.

Die gesamte links vom Mikrocontroller (22) angeordnete Schaltung kann in einen Kundenschaltkreis integriert werden.

Wie in dem beanspruchten Verfahren beschrieben, berech­ net der Mikrocontroller (22) sodann je nach der IST- Temperatur eine von dem SOLL-Weg (s_SOLL) abweichenden korrigierten Weg (s_KORR). Anschließend wird das Magnet­ ventil (2) über einen Verstärker (23) so lange ange­ steuert, bis der Ausgangswert des Wegsensors (5) den abgespeicherten korrigierten Weg (s_KORR) erreicht hat. Damit ist der genau passende Stellweg angefahren.

Die beschriebene Methode zum temperaturkompensierten Anfahren von Positionen ist grundsätzlich auch auf anderen technischen Gebieten anwendbar. So ist es denkbar, auch andere physikalische Größen, beispiels­ weise einen SOLL-Druck, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens einzustellen.

Claims (4)

1. Verfahren zum temperaturkompensierten Anfahren mehrerer vorgegebener Positionen (A, B, C),

• a) mit einem Antrieb (1),
• b) mit einem induktiven Wegsensor (5) zur Stellungs­ meldung des Antriebs (1),
• c) mit einer Elektronik (4) mit einem Eingang zur Eingabe des gewünschten Weges (s_SOLL), sowie einem Eingang für den vom Wegsensor (5) ermittelten Weg (s_IST)
• d) und mit einem Ausgang zur Steuerung des Antriebs (1), sofern eine Abweichung (Δ) zwischen (s_SOLL) und (s_IST) vorliegt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) es wird die Betriebstemperatur (T_IST) des indukti­ ven Wegsensors (5) gemessen und der Elektronik (4) mitgeteilt,
• b) die Elektronik (4) enthält einen Datenspeicher, der die Temperatur-Weg-Kennlinien bzw. die Parame­ ter für eine funktionelle Beschreibung des Tempe­ raturverhaltens des verwendeten induktiven Weg­ sensors (5) enthält,
• c) die Elektronik (4) enthält einen weiteren, bei ei­ ner Lerntemperatur (T_L) eingelernten Datenspei­ cher, der die zu den Positionen (A, B, C) gehören­ den Meßwerte der Induktivität (L) des induktiven Wegsensors (s) und die Steigung (m) der Tempera­ tur-Weg-Kennlinien des induktiven Wegsensors (5) bei der Lerntemperatur (T_L) enthält,
• d) die Elektronik (4) berechnet mit Hilfe der gespei­ cherten Steigungen (m) der Temperatur-Weg-Kennli­ nien aus der Impedanz (Z) des induktiven Wegsen­ sors (s) einen korrigierten Sollwert (Z ⇒ S_KORR), der zur gewünschten Position (A, B, C) bei der Be­ triebstemperatur [(T_IST)] gehört,
• e) die Elektronik (4) regelt den so korrigierten Sollwert (S_KORR) mit Hilfe des Antriebs (1) und des induktiven Wegsensors (5) ein.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht-temperaturkompensierter induktiver Weg­ sensor (5) verwendet wird.

3. Verfahren zum Ermitteln der Induktivität (L), des We­ ges (s) und der Spulentemperatur (T) bei einem induk­ tiven Wegsensor (5) für das Verfahren nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die auszuwertende Impedanz (Z) des induktiven Weg­ sensors (5) wird zum Zeitpunkt t₀ über einen Wi­ derstand (16) an eine Betriebsspannung U_B gelegt;
• b) es wird der Zeitpunkt t₁ erfaßt, zu welchem die daraufhin nach einer e-Funktion abfallende, am in­ duktiven Wegsensor (5) anliegende Spannung U₀ er­ reicht wird;
• c) die induktivitätsabhängige Zeitdifferenz t₁ - t₀ wird von einem Mikrocontroller (22) in die Induk­ tivität (L) bzw. den Weg (s) umgesetzt;
• d) es wird eine Zeitdauer t₂ - t₁ abgewartet, welche erheblich größer ist als die Zeitdifferenz t₁ - t₀;
• e) die zum Zeitpunkt t₂ am induktiven Wegsensor (5) abfallende, dem Kupferwiderstand der Wicklung entsprechende Spannung U_R wird vom Mikrocontroller (22) in die Spulentemperatur (T) umgesetzt.

4. Schaltung zur Ausführung des Verfahrens nach An­ spruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die auszuwertende Impedanz (Z) des induktiven Weg­ sensors (5) ist in eine Brückenschaltung (14, 16), (15, 5) eingesetzt, welche von einer Betriebs­ spannung U_B versorgt wird;
• b) der induktive Wegsensor (5) ist mit einem Schalter (17) einschaltbar;
• c) die Brückenspannung U₀ - u ist mit einem Kompara­ tor (18) abtastbar, dessen Ausgang an den Mikro­ controller (22) angeschlossen ist;
• d) der induktive Wegsensor (5) ist über einen weite­ ren Schalter (19) an ein RC-Glied (20) ange­ schlossen;
• e) das RC-Glied (20) ist an einen weiteren Komparator (21) angeschlossen, dessen zweiter Eingang an einer Referenzspannung U_REF liegt;
• f) der Ausgang des weiteren Komparators (21) ist an den Mikrocontroller (22) angeschlossen;
• g) die beiden Schalter (17, 19) sind vom Mikrocont­ roller (22) bei Bedarf ansteuerbar.