Kraftfahrzeug bestimmten Linearaktuators

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines beweglichen Elementes eines für ein Kraftfahrzeug bestimmten Linearaktuators, wobei das bewegliche Element mittels eines Magnetfelds einer Spule des Linearaktuators bewegbar ist und das Bestimmen der Position des beweglichen Elements basierend auf einer Veränderung einer Impedanz der Spule erfolgt. Die Erfindung betrifft auch einen für ein Kraftfahrzeug bestimmten Linearaktuator mit einer elektrischen Spule, mit einem beweglichen Element, welches mittels eines Magnetfelds der Spule des Linearaktuators bewegbar ist und mit einer Steuereinheit, welche ausgelegt ist, eine Position des beweglichen Elements basierend auf einer Veränderung einer Impedanz der Spule zu bestimmen.

Im Allgemeinen lässt sich aus einer Kenntnis über einen Spulenstrom, welcher einem Linearaktuator, beispielsweise einem Haltemagneten, zum Be- wegen und/oder Halten eines beweglichen Elementes, beispielsweise einem Anker des Haltemagneten, zugeführt wird, und einer dazu proportionalen Kraft des Linearaktuators ein Erreichen einer vorgegebenen Position durch das bewegliche Element ableiten. Wird die Beweglichkeit des beweglichen Elementes jedoch noch durch weitere Faktoren, beispielsweise durch eine temperaturabhängige Viskosität eines Öles, in welchem das bewegliche Element sich bewegt, beeinflusst, so müsste die Kraft auf den Linearaktuator und damit der Spulenstrom an die Einflüsse der weiteren Faktoren ange- passt werden, um dies zu erreichen. Beispielsweise könnte der Spulenstrom temperaturabhängig geregelt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Position des beweglichen Elementes unabhängig von dem Spulenstrom, der dem Bewegen und/oder Halten dient, zu bestimmen. Dies kann beispielsweise über zusätzliche Sensoren erfolgen. Es existieren jedoch auch Verfahren, die eine Ankerposition eines magnetischen Aktuators über eine Veränderung der Impedanz oder Induktivität der Spule messen. Diese Ver- fahren basieren dabei entweder auf dem Erfassen einer Zeitkonstante eines Anstiegs oder Abfalls des Spulenstroms oder, falls der Spulenstrom mittels einer Pulsweitenmodulation gesteuert wird, auf ein Messen der Induktivität über die Amplitude des Spulenstroms bei der Frequenz der Pulsweitenmodu- lation.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Bestimmen einer Position eines beweglichen Elementes eines für ein Kraftfahrzeug bestimmten Linear- aktuators zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird von den Gegenständen der beiden unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines beweglichen Elementes eines für ein Kraftfahrzeug bestimmten Linear- aktuators. Dabei ist das bewegliche Element mittels eines Magnetfelds einer elektrischen Spule des Linearaktuators bewegbar. Es kann sich bei dem Li- nearaktuator und dem beweglichen Element beispielsweise um einen Haltemagneten und einen zugeordneten Anker handeln. Das Bestimmen der Position des beweglichen Elementes relativ zu der Spule, erfolgt basierend auf einer Veränderung einer Impedanz oder Induktivität oder einer Admittanz der Spule. Linearaktuator und bewegliches Element sind hier also derart gestaltet, dass ein Verändern der Position des beweglichen Elementes die Impedanz oder Admittanz der Spule verändert. Impedanz und Admittanz sind im Rahmen dieser Erfindung äquivalent. Im Folgenden umfasst der Begriff der Impedanz also sowohl Impedanz als auch Admittanz. Dies kann beispielsweise über einen innerhalb der Spule angeordneten variablen Spalt aus einem Material mit einer von dem sonstigen Material in dem magnetischen Kreis der Spule abweichenden Permeabilität erfolgen, welcher seine Größenabmessung in Abhängigkeit der Position des beweglichen Elementes relativ zu oder in der Spule verändert. Bei den Materialien für den Spalt, mit welchen dieser gefüllt ist, kann es sich um Materialien wie Luft, Öl, Wasser oder dergleichen handeln. Um das Bestimmen der Position zu vereinfachen, wird ein der Spule für ein Bewegen und/oder Halten des beweglichen Ele- mentes zugeführter Spulenstrom zunächst mit einer elektrischen Wechselgröße einer konstanten vorbestimmten Frequenz moduliert. Das Modulieren kann hier einem Überlagern oder Beaufschlagen einer für den Spulenstrom ursächlichen Spannung mit einer Wechselspannung, welche dann der elektrischen Wechselgröße entspricht, erfolgen. In einem nächsten Schritt wird die Impedanz bei der vorbestimmten Frequenz durch ein Messen einer weiteren Größe, insbesondere einer weiteren elektrischen Größe, ermittelt.

Es kann also zusätzlich zu dem statischen Spulenstrom das System mit ei- ner elektrischen Wechselgröße, insbesondere einer Spannung U oder einem Strom I, beaufschlagt werden. Die elektrische Antwort des Spulensystems gemäß U/ kompl{Z}=l bei der vorbestimmten Frequenz und ggf. deren Oberwellen wird in geeigneter Form gemessen und, z.B. durch eine Demodulati- on, in die weitere Größe überführt, die Änderungen der Impedanz Z wieder- spiegelt. Bei der weiteren Größe kann es sich um eine elektrische Größe handeln oder um eine andere Größe, beispielsweise bei einer digital in einem Prozessor durchgeführten Demodulation um eine prozessorinterne Variable. Falls es sich bei der Wechselgröße der vorbestimmen Frequenz um eine Wechselspannung handelt, kann es sich beispielsweise bei der weiteren Größe um eine Amplitude des zu der Wechselspannung der vorbestimmen Frequenz gehörigen Anteils einer zu dem Spulenstrom proportionalen Spannung handeln.

Schließlich wird aus der ermittelten Impedanz, welche bei der vorgegebenen Frequenz vorliegt, die Position des beweglichen Elementes bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise durch ein Vergleichen der ermittelten Impedanz mit einem Vergleichswert, welcher insbesondere einer bekannte Position des beweglichen Elementes entspricht. Alternativ kann über eine Bestimmung einer Übertragungsfunktion zwischen Ankerposition und der weiteren Größe die Position linear erfasst werden.

Das hat zunächst den Vorteil, dass zum Bestimmen der Position des beweglichen Elementes keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind. Das Verfahren ist außerdem schaltungstechnisch sehr einfach realisierbar, erfordert nur einen geringen Rechenaufwand und stellt geringe Ansprüche an die Signalverarbeitung und Signalakquisition. Es kann so mit üblicher, im Allgemeinen bereits für Linearaktuatoren verwendeten und gegebenenfalls vorliegenden oder bereits im Linearaktuator integrierten Hardwarekomponenten, realisiert werden. Überdies erfordert das Verfahren keine spezielle Geometrie des Li- nearaktuators. Teure, im Hinblick auf magnetische Eigenschaften optimierte Materialien, sind nicht erforderlich. Schließlich ist der zu Grunde liegende Effekt sehr ausgeprägt, so dass das resultierende Signal, vorliegend eine Veränderung der Impedanz bei einer vorbestimmten Frequenz, messtech- nisch gut zugänglich ist. Das Bestimmen der Position ist somit einfacher als mit bisher bekannten Verfahren zu realisieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ^der Linear- aktuator als Verriegelungseinrichtung mit dem beweglichen Element als Verriegelungselement verwendet wird. Insbesondere kann dies als Teil einer Parksperre eines Kraftfahrzeuggetriebes erfolgen. Das hat den Vorteil, dass in besonders einfacher Weise eine Verriegelungseinrichtung realisiert wird, welche erhöhten Sicherheitsanforderungen entspricht, da die Position des beweglichen Elementes einfach und auch unter Einfluss weiterer, schwer kontrollierbarer Einflüsse überprüft werden kann. Dies ist gerade bei einer Parksperre eines Kraftfahrzeuggetriebes wünschenswert, da dort einerseits eine zuverlässige Verriegelung unabdinglich ist, andererseits über eine sich verändernde Viskosität des Getriebeöls in Abhängigkeit von Temperatur, Verschleiß und weiteren Faktoren nicht kontrollierbare Einflüsse auf die Verriegelungseinrichtung wirken.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die vorbestimmte Frequenz in Abhängigkeit von der konkreten Ausführungsform des Linearak- tuators, also insbesondere der Spule und des der Spule zugeordneten magnetischen Kreises, vorgegeben wird. Hier spielen die Geometrie des Linearaktuators, also der Spule und des magnetischen Kreises, die verwendeten Materialien in dem magnetischen Kreis und deren magnetische Eigenschaften und in Folge die auftretenden magnetischen Verluste eine Rolle für die geeignete Wahl der vorbestimmten Frequenz. Um die vorbestimmte Frequenz vorzugeben, wird hier der Unterschied der Impedanz der Spule für unterschiedliche Positionen des beweglichen Elementes bei verschiedenen Frequenzen bestimmt und eine Frequenz mit dem größtmöglichen Unterschied der Impedanz, also dem größtmöglichen Impedanzkontrast, in den unterschiedlichen Positionen des beweglichen Elementes vorgegeben. Das Bestimmen dieses Unterschieds kann hier empirisch durch ein Messen erfolgen oder aber auch theoretisch durch ein Berechnen oder ein Simulieren. Dabei können insbesondere weitere Bedingungen, beispielsweise Beschränkungen von in einer zugeordneten Steuereinheit verwendeten Komponenten, mit berücksichtigt werden. Das hat den Vorteil, dass die vorbestimmte Frequenz auf die konkrete Ausführungsform des Linearaktuators und damit der Spule und des magnetischen Kreises angepasst wird und die Position des beweglichen Elements besonders einfach und zuverlässig bestimmbar ist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass als vorbestimmte Frequenz für die Wechselgröße eine Frequenz zwischen 10 und 1000Hz, insbesondere zwischen 25 und 200Hz gewählt wird. Besonders bevorzugt sind hier Frequenzen in dem Bereich zwischen 50 und 150 Hz. Das hat den Vorteil, dass in dem besagten Frequenzbereich die Impedanz der Spule besonders signifikanten Veränderungen unterliegt, während in anderen Frequenzbereichen entweder ohmsche Verlust oder Ummagnetisie- rungsverluste die Impedanz dominieren. Entsprechend verändert sich die zu dem Spulenstrom proportionale Spannung in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Elementes bei diesen Frequenzen besonders stark, sodass die Position leicht bestimmt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Spulenstrom durch die Wechselgröße um einen Wert zwischen 0,1 und 25 Prozent, insbe- sondere zwischen 1 und 20 Prozent, nochmals bevorzugt um einen Wert zwischen 5 und 15 Prozent, moduliert wird. Ist der Spulenstrom der Spule durch eine gegenüber der vorbestimmten Frequenz höherfrequenten Pulsweitenmodulation zugeführt, so kann dies über eine Modulation des auch als Duty Cycle bezeichneten Tast- oder Aussteuergrades der Pulsweitenmodu- lation erfolgen. Das hat den Vorteil, dass die Wechselspannung groß genug für ein einfaches Ermitteln eines zu dem Spulenstrom proportionalen Spannung bei dieser vorbestimmten Frequenz der Wechselspannung ist, gleichzeitig jedoch das Halten und/oder Bewegen des beweglichen Elementes durch die Wechselspannung nicht beeinflusst wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die weitere, insbesondere elektrische, Größe mit einer Abtastfrequenz oder Zeitscheibe von weniger als 1000 Hz geregelt wird, insbesondere mit einer Abtastfrequenz von weniger als 250 Hz. Insbesondere wird in diesem Fall die vorbestimmte Frequenz unterhalb der Nyquist-Grenze der Abtastfrequenz gewählt. Das hat den Vorteil, dass das Verfahren beispielsweise auch über einen Regelkreis, der in günstigen und robusten Komponenten, z.B. MikroControllern, realisiert ist, durchgeführt werden kann. Gerade bei solch einem Regelkreis ist eine derartige, im Vergleich zu der höherfrequenten Pulsweitenmodulation lang- same, Abtastfrequenz üblicherweise bereits vorhanden. Es können so auch Einflüsse der höherfrequenten Pulsweitenmodulation besonders leicht und kostengünstig durch eine Tiefpassfilterung ausgefiltert werden. Insbesondere kann so das Verfahren in einem gegebenenfalls bereits vorliegenden Regel- kreis mittels einer einfachen Soft- oder Firmwareanpassung realisiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Impedanz bei der vorbestimmten Frequenz gemäß dem Wirkprinzip eines Korrelationsund/oder Lock-In-Verstärkers ermittelt wird. Insbesondere kann dies natürlich direkt durch einen Korrelations-Verstärker oder einen Lock-In-Verstärker erfolgen. Am einfachsten kann dies durch eine Multiplikation und eine Mittelung realisiert werden. Das hat den Vorteil, dass die Impedanz bei der vorbe- stimmten Frequenz besonders genau ermittelt werden kann und in Folge auch Veränderungen in der Impedanz, welche eine Veränderung der Position des beweglichen Elementes repräsentieren, besonders genau gemessen werden können. Es kann also auf einfache Weise die Position des beweglichen Elementes besonders genau bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Position des beweglichen Elementes aus einer Phase und/oder einem Imaginärteil und/oder einem Betrag und/oder einem Realteil der Impedanz bei der vorbestimmten Frequenz bestimmt. Da in Abhängigkeit der konkreten Ausführungsform des Linearak- tuators und der verwendeten Elektronikkomponenten Phase, Imaginärteil und Betrag besonders stark von der Position des beweglichen Elements abhängen, kann die Position des beweglichen Elementes so besonders einfach gemessen werden. Bei einer kleinen Phase, beispielsweise von 30° oder weniger, lässt sich der Betrag der Impedanz mit einer ausreichenden Genau- igkeit aus dem Realteil ableiten, sodass dann auch der Realteil der Impedanz geeignet für das Messen der Position des beweglichen Elements ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ermitteln der Position des beweglichen Elementes aus der Impedanz ein Tiefpassfiltern eines Signals umfasst, insbesondere durch einen einfachen Rechteckfilter oder Blockfilter, also über eine Rechteck-Filterfunktion. Wird im Rahmen des Verfahrens ein Korrelations- oder Lock-In-Verstärker genutzt, so kann der Blockfilter insbesondere der zugehörige Tiefpassfilter sein. Ein Blockfilter entspricht hier einem sogenannten Boxcar-Filter, welcher eine bestimmte Anzahl von Messwerten gleichgewichtet aufaddiert. Das hat den Vorteil, dass der Einfluss der Position des beweglichen Elementes auf die gefilterte proportionale Spannung oder einen von dieser abhängigen Wert verstärkt wird und das resultierende tiefpassgefilterte Signal einfacher auszuwerten ist. Insbesondere kann hier vorgesehen sein, dass die Anzahl der Werte, über welche in dem Blockfilter jeweils gemittelt wird, gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Quotienten von einer Abtastfrequenz für die weitere, insbe- sondere elektrische, Größe und der vorbestimmten Frequenz der Wechselgröße gewählt wird. Arbeitet beispielsweise ein Regelkreis für den Spulenstrom z.B. mit einer Abtastfrequenz von 200 Hz und die vorbestimmte Frequenz der elektrischen Wechselgröße beträgt 50 Hz, so wird über vielfache Werte von 4, also z.B. über 4, 8, 12 oder 16 Werte gemittelt. In dieser Aus- führungsform werden insbesondere die vorbestimmte Frequenz der Wechselgröße und die Abtastfrequenz so gewählt, dass der Quotient ganzzahlig ist. Das hat den Vorteil, dass ein Leckeffekt oder Randeffekt des Blockfilters, welcher als sogenannte spectral leakage das gefilterte Signal verschmiert und ein Bestimmen der Position des beweglichen Elementes aus der ermit- telten Impedanz erschweren kann, vermieden werden.

Die Erfindung umfasst auch einen für ein Kraftfahrzeug bestimmten Linear- aktuator. Dieser weist eine elektrische Spule, ein bewegliches Element, welches mittels eines Magnetfeldes der Spule des Linearaktuators bewegbar ist und eine Steuereinheit, welche ausgelegt ist, eine Position eines beweglichen Elementes relativ zu der Spule basierend auf einer Veränderung der Impedanz der Spule, zu bestimmen, auf. Dabei ist die Steuereinheit ausgelegt, einen der Spule für ein Bewegen und/oder Halten des beweglichen Elementes zugeführten Spulenstrom mit einer elektrischen Wechselgröße vorbestimmter Frequenz zu modulieren, eine Impedanz bei der vorbestimmten Frequenz durch ein Messen einer weiteren Größe, insbesondere einer weiteren elektrischen Größe, zu ermitteln, sowie die Position des beweglichen Elementes aus der ermittelten Impedanz zu bestimmen. Die Steuereinheit kann hier insbesondere einen Regelkreis mit einem Proportional- Integralregler umfassen, um der Spule den Spulenstrom zuzuführen. Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen entsprechen hier den Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug oder ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem solchen Linear- aktuator.

Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schemati- scher Zeichnungen näher erläutert.

eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Linearaktuators mit einem ausgefahrenen beweglichen Element; eine schematische Schnittdarstellung des Linearaktuators von Fig. 1 mit einem eingefahrenen beweglichen Element; sowie ein Blockdiagramm einer Schaltung, welche eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens umsetzt. In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Linearaktuators mit einem ausgefahren beweglichen Element. Der Line- araktuator 1 ist dabei vorliegend als eine Verriegelungseinrichtung ausgeführt. Ein bewegliches Element 2, hier ein Verriegelungselement, ist dabei zumindest bereichsweise im Inneren einer Spule 3 angeordnet. Es hat vorliegend die Form eines Zylinders mit, beispielsweise zwei, Bereichen unterschiedlicher magnetischer Permeabilität und vorliegend auch unterschiedli- chen Durchmessers. Ein erster Bereich 6 des beweglichen Elementes 2, hier mit einem geringeren Durchmesser, ist aus einem unmagnetischen Material mit einer Permeabilität μ=1 , und ein zweiter Bereich 9 des beweglichen Elementes 2, hier mit einem größeren Durchmesser, aus einem magnetischen Material mit einer Permeabilität μ>1. Im dargestellten Beispiel sind an den beiden Enden der zylinderförmigen Spule 3 jeweils ein erstes Anschlagelement 4 und ein zweites Anschlagelement 5 angeordnet. Das bewegliche Element 2 liegt vorliegend an dem ersten Anschlagelement 4 an und steht mit dem ersten Bereich 6 über dieses hervor. Der hervorstehende Endbe- reich 6 des beweglichen Elementes 2 kann hier für ein Verriegeln verwendet werden. Eine gegebenenfalls erforderliche oder zweckmäßige Rückholfeder ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Das erste Anschlagelement 4 erstreckt sich in dem gezeigten Beispiel außen um die Spule und bereichsweise ins Innere der Spule 3 wobei der verbleibende Innenraum der Spule 3 in der gezeigten Anordnung von dem beweglichen Element 2 eingenommen wird. Entsprechend erstreckt sich ein magnetischer Kreis 7 im Inneren der Spule 3 vorliegend durch das erste Anschlagelement 4 und den zweiten Bereich 9 des beweglichen Elements 2. Die Im- pedanz oder Induktivität der Spule 3 wird entsprechend in diesem Beispiel bei einem ausgefahrenen beweglichen Element 2 durch die Materialien des ersten Anschlagelements 4 und des zweiten Bereichs 9 des beweglichen Elements 2 bestimmt. Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung des in Fig. 1 dargestellten Linearaktuators mit einem eingefahrenen beweglichen Element. Der erste Bereich 6 des beweglichen Elementes steht nun nicht mehr über das erste Anschlagelement 4 hinaus und der zweite Bereich 9 des beweglichen Elements 2 befindet sich im Anschlag mit dem zweiten Anschlagelement 5, welches hier an der dem ersten Anschlagelement 4 gegenüberliegenden Spulenseite angeordnet ist. Entsprechend liegt vorliegend nun an der Innenseite der Spule 3 zwischen dem ersten Anschlagelement 4 und dem zweiten Bereich 9 des beweglichen Elements 2 ein Luft- oder Ölspalt 8 vor. Dieser erstreckt sich zumindest teilweise auch in den Bereich des magnetischen Kreises 7 der Spule 3. Da der magnetische zweite Bereich 9 des beweglichen Elements 2 das erste Anschlagelement 4 nicht mehr berührt, wird die Impedanz oder Induktivität der Spule 3 nun nicht mehr nur von den Materialien des ersten Anschlagelements 4 und des beweglichen Elementes 2 sondern auch von dem Luft- oder Ölspalt 8, vor allem dessen Größenabmessung beeinflusst. Eine Verände- rung der Impedanz oder Induktivität der Spule 3 entspricht also in dem gezeigten Beispiel einem Verändern der Position des beweglichen Elementes 2, so dass aus einer gemessenen Impedanz oder Induktivität die Position des beweglichen Elementes 2 bestimmt werden kann. Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen Schaltung, welche eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens umsetzt. Die mit durchgezogenen Strichen dargestellten Komponenten entsprechen hier einem bekannten Stand der Technik, welcher um die gestrichelt dargestellten Komponen- ten und entsprechende Verarbeitungsschritte ergänzt wurde.

Die mit durchgezogenen Strichen dargestellten Komponenten und Verarbeitungsschritte bilden im Wesentlichen einen Standard-Regelkreis. Einem Regler 10, der beispielsweise als Pl-Regler ausgeführt ist, wird hier als Füh- rungsgröße die Abweichung von einem Soll-Spulenstrom l _s in Form eines Führungssignals vorgegeben, mit dem ein Magnetfeld zum Bewegen und/oder Halten eines beweglichen Elementes 2 (Fig. 1 und 2) in einer Spule 3 bewirkt wird. In einer weiteren Komponente 11 des Regelkreises wird eine Störgröße, in diesem Fall die Batteriespannung Ußatt in dem Regelkreis kom- pensiert. In der weiteren Komponente 11 wird also vorliegend eine sogenannte Vorwärtskorrektur, eine forward correction, durchgeführt, wobei in dieser auch weitere Verarbeitungsschritte erfolgen können. Zwischen der Spule 3, deren Spulenstrom durch den Regelkreis geregelt wird und der weiteren Komponente 11 ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Steuer- komponente 12 Teil des Regelkreises, welche hier unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation über eine mittlere Spannung einen Spulenstrom auf die Spule 3 prägt. Der tatsächliche Ist-Spulenstrom wird in dem Regelkreis als Regelgröße rückgeführt. Dies erfolgt hier durch ein Ermitteln einer zu dem Ist-Spulenstrom proportionalen Spannung, welche an einem geerde- ten Messwiderstand 13 abgegriffen wird und über eine Additionskomponente 18 von dem Führungssignal des Regelkreises abgezogen.

Zum Bestimmen der Position des beweglichen Elementes wird in einem weiteren Additionsglied 14, welches vorliegend zwischen der weiteren Kompo- nente 11 und der Steuerkomponente 12 in den Regelkreis integriert ist, durch eine Wechselspannung mit einer vorbestimmten Frequenz, im gezeigten Beispiel 50Hz, ein Modulationsgrad der Pulsweitenmodulation modifiziert. Der Spulenstrom wird also in Folge der Wechselspannung mit der vorbestimmten Frequenz moduliert. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der zu dem Spulenstrom proportionalen Spannung bei der vorbestimmten Frequenz, also bei 50Hz, wie im Folgenden beschrieben nach dem Prinzip des Korrelations-Verstärkers: Die Wechselspannung U ₅₀ wird nicht nur genutzt, um den Modulationsgrad der Pulsweitenmodulation zu modifizieren, sondern auch die zu dem Spulenstrom proportionale Spannung bei der vorbestimmten Frequenz zu demodulieren. Dafür wird die Wechselspannung U ₅ o in diesem Beispiel zunächst in einer Phasenverschiebungskomponente 15 um eine vorbestimmte Phase, beispielsweise 45 Grad, verschoben. Die Phasenverschiebungskomponente 15 kann hier, da die vorbestimmte Frequenz bekannt und konstant ist, als ein einfaches Zeitverzögerungsglied ausgeführt sein. In einer Mischkomponente 16, beispielsweise als sogenannter Mischer ausgeführt, wird nun die zu dem Ist-Spulenstrom \ _\ proportionale Spannung mit der phasenverschobenen Wechselspannung U ₅₀ demoduliert, z.B. durch eine Multiplikation. Auf das Demodulieren oder die Multiplikation folgt hier ein Tiefpassfiltern in einer Filterkomponente 17, welche vorliegend als einfacher Blockfilter oder Rechteckfilter beziehungsweise sogenannter Boxcar-Filter ausgebildet ist. Die An- zahl der Messwerte, über welche im vorliegenden Fall in der Filterkomponente 17 gemittelt wird, beträgt vorliegend 16. Die Anzahl ist so gewählt, da die Abtastrate beziehungsweise Zeitscheibe des Reglers 10 in diesem Beispiel 200Hz beträgt und die vorbestimmte Frequenz 50Hz sowie die Wahl eines ganzzahligen Vielfachen des Quotienten von Abtastrate und vorbestimmter Frequenz für die Anzahl der Messwerte den Vorteil mit sich bringt, dass störende Leckeffekte des Tiefpassfilters minimiert werden. Als Resultat wird die zu dem Ist-Spulenstrom \ _\ proportionale Spannung bei der vorbestimmten Frequenz der Wechselspannung U ₅ o ermittelt. Dies entspricht einem Bestimmen des Anteils l ₅₀ des Ist-Spulenstroms , welcher auf die beaufschlag- te Wechselspannung U ₅ o zurückzuführen ist, und damit dem Bestimmen der Impedanz der Spule 3 und der Position des beweglichen Elements 2 (Figs. 1 und 2). Aus dem Betrag der proportionale Spannung bei der vorbestimmten Frequenz, hier 50Hz, und damit des Anteils l ₅₀ des Ist-Spulenstroms , kann somit die Position des beweglichen Elementes bestimmt werden, beispiels- weise durch ein Vergleichen mit einem jeweiligen Vergleichswert, welcher dann eine bekannte Position des beweglichen Elementes repräsentiert.