Die Erfindung betrifft Verfahren zur Ankerendlagenüberwachung eines elektromagnetischen Aktors mit einer Erregerspule und mit einem relativ zur Erregerspule zwischen einer Startposi ^¬ tion und einer Endposition bewegbaren Anker sowie eine Vor ^¬ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens . Elektromagnetische Aktoren sind als Magnetventile, elektromag ^¬ netische Bremsen, Relais usw . bekannt . Ein solcher elektromag ^¬ netischer Aktor umfasst einen Magnetkreis mit einer Erreger ^¬ spule und einem gegenüber der Erregerspule zwischen einer Startposition und einer Endposition in einem Ankerraum ver- schiebbar angeordneten Anker . Der Magnetkreis umfasst einen Polkern, an welchen der Anker anschlägt , wenn bei einer

Bestromung der Erregerspule der Anker aus der Startposition in die Endposition bewegt wird . Manche Anwendungen erfordern die Überwachung des Aktors hinsichtlich der Position von dessen Anker, ob dieser tatsächlich die erwünschte Position erreicht hat oder ob eine Fehlfunktion vorliegt . Dabei ist insbesondere wichtig zu wissen, ob sich der Anker korrekt in seiner Aus ^¬ gangslage, d.h. Startposition, oder Endposition, d.h. Endlage befindet .

Stand der Technik sind Anordnungen und Verfahren zur Bestim ^¬ mung der Ankerlage bekannt , bei welchen Sensoren, wie bspw . Differentialtransformatoren (LVDT) , AMR-, Wirbelstrom- und Halssensoren eingesetzt werden . Solche Bauelemente verursachen jedoch zusätzliche Kosten, erfordern einen erhöhten Bauraumbe ^¬ darf stellen ein zusätzliches Ausfallrisiko dar . Es sind auch sensorlose Verfahren zur Bestimmung der An ^¬ kerstart- und Ankerendposition bekannt , wie bspw. aus der EP 1 165 944 Bl . Bei diesem bekannten Verfahren wird die Posi ^¬ tion des Ankers in Abhängigkeit vom magnetischen Fluss und dem Strom durch die Erregerspule bestimmt .

Aus der DE 10 2011 075 935 B4 ist ein Verfahren zur Ermittlung von Funktions zuständen eines elektromagnetischen Aktors be ^¬ kannt , bei welchem der Funktions zustand anhand eines Ver- gleichs zwischen einem magnetischen Referenzkennlinie und ei ^¬ ner magnetischen Ist-Kennlinie ermittelt wird . Die magnetische Referenzkennlinie beschreibt einen verketteten magnetischen Soll-Fluss in Abhängigkeit einer Stromstärke . Die magnetische Ist-Kennlinie beschreibt einen verketteten magnetischen Ist- Fluss in Abhängigkeit der Stromstärke, wobei der verkettete magnetische Ist-Fluss aus einer Strom- und Spannungsmessung im Regelkreis des Magnetfelds während des Betriebs des Aktors er ^¬ mittelt wird . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren zur

Ankerlagenüberwachung nämlich insbesondere zum Ankerstartposi- tionsüberwachung und zu Ankerendpositionsüberwachung eines elektromagnetischen Aktors mit einer Erregerspule und mit ei ^¬ nem relativ zur Erregerspule zwischen einer Startposition und einer Endposition bewegbaren Anker anzugeben, mit welchem ohne Verwendung von Sensoren eine zulässige oder nicht zulässige Position des Ankers bestimmbar ist . Des Weiteren soll eine hierfür geeignete Vorrichtung angegeben werden . Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma ^¬ len des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merk ^¬ malen des Anspruchs 10. Dieses Verfahren zur Ankerendlagenüberwachung eines elektro ^¬ magnetischen Aktors mit einer Erregerspule und mit einem rela ^¬ tiv zur Erregerspule zwischen einer Startposition und einer Endposition bewegbaren Anker zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus , dass

- eine die Position des Ankers bestimmende Betriebsspannung an die Erregerspule angelegt wird,

- der Betriebsspannung ein Spannungsimpuls überlagert wird, welcher eine die Position des Ankers nicht verändernde rever- sible Stromänderung des Spulenstromes verursacht ,

der von dem Spannungsimpuls initiierte zeitliche Spannungs ^¬ und Stromverlauf an der Erregerspule gemessen wird,

- eine als Hystereseschleife ausgebildete (i)-Kennlinie aus dem Spannungs- und Stromverlauf bestimmt wird,

- die Flußamplitude und/oder die Fläche der Hystereseschleife der Ψ(ί)-Kennlinie ermittelt werden/wird,

- für die Flußamplitude und/oder die Fläche der Hysterese ^¬ schleife jeweils wenigstens ein Referenzwert bzw . wenigstens ein Referenzwert bereitgestellt wird, und

- durch Vergleich der ermittelten Flußamplitude und/oder Flä ^¬ che der Hystereseschleife mit dem jeweiligen Referenzwert bzw . mit dem Referenzwert eine zulässige oder nicht zulässige An ^¬ kerendlage oder AnkerStartposition bestimmt wird . Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt die Notwendig ^¬ keit zusätzlicher Sensoren, wie bspw . Endlagenschalter, Weg ^¬ bzw . Hallsensoren sowie deren Integration in den elektromagne ^¬ tischen Aktor . Durch den Verzicht auf die Sensoren können elektromagnetische Aktoren konstruktiv vereinfacht werden, wodurch der benötigte Bauraum und die Kosten deutlich redu ^¬ ziert sind . Die Funktion dieser Sensoren wird durch eine Ansteuerung, Mes ^¬ sung und Auswertung von Strom- und Spannungswerten in der Er ^¬ regerspule des elektromagnetischen Aktors ersetzt . Die Ansteuerung der Erregerspule erfolgt mittels eines Span ^¬ nungsimpulses kleiner Amplitude auf dem Niveau der aktuell an ^¬ gelegten Betriebsspannung, die Null oder von Null verschieden sein kann . Ein solcher kurzer Spannungsimpuls führt zu einer ebenso kurz zeitigen Stromänderung, d . h . eine reversible Stro- mänderung des Spulenstromes der Erregerspule mit einer gleich ^¬ zeitigen Änderung des magnetischen Flusses im Magnetkreis des elektromagnetischen Aktors . Die Amplitude eines solchen kurz ^¬ zeitigen Spannungsimpulses ist so niedrig wie möglich, jedoch so hoch wie nötig zu wählen, um gut messbare Stromänderungen zu erzeugen, ohne dass gleichzeitig die Funktion des elektro ^¬ magnetischen Aktors beeinflusst , d. h . eine Bewegung des An ^¬ kers initiiert wird . Die Dauer des Spannungsimpulses richtet sich nach der elektrischen Zeitkonstante des elektromagneti ^¬ schen Aktors mit dem Kriterium, dass der elektrische Aus- gleichsvorgang abgeschlossen ist .

Der Spannungsimpuls verursacht eine schwache Ummagnetisierung des ferromagnetisehen Werkstoffes des Magnetkreises , die sich in der aus dem zeitlichen Spannungs- und Stromverlauf erstell- ten Ψ(ί)-Kennlinie als Hystereseschleife darstellt und die die von dem Spannungsimpuls hervorgerufenen Magnetflussänderungen im Magnetkreis des elektromagnetischen Aktors abbildet . Hier ^¬ bei nut zt das erfindungsgemäße Verfahren zwei physikalische Effekte des weichmagnetischen Materials des Magnetkreises des elektromagnetischen Aktors , nämlich die Nichtlinearität des magnetischen Flusses sowie die UmmagnetisierungsVerluste bzw . Hystereseverluste im Sinne von inhärenten sensorischen Eigen- Schäften. Daher kann die vorhandene Erregerspule des elektro ^¬ magnetischen Aktors ohne jegliche Veränderung als Sensor er ^¬ findungsgemäß betrieben werden.

Die Hystereseschleifen der aus dem zeitlichen Spannungs- und Stromverlauf erstellten (i)-Kennlinie sind von der Ankerposi ^¬ tion abhängig, also von dem Luftspalt zwischen dem Anker und dem Polkern des elektromagnetischen Aktors . Diese Hysterese ^¬ schleifen unterscheiden sich sowohl in der Höhe aufgrund der Nichtlinearität des magnetischen Flusses als auch im Flächen ^¬ inhalt aufgrund der Ummagnetisierungs- und WirbelStromver ^¬ luste . Diese Korrelation zwischen der Ankerposition in den Endlagen, d . h . in der Start- und Endposition und der Form der Hystereseschleifen wird zur Ankerendlagenüberwachung verwen ^¬ det , um eine zulässige oder eine nicht zulässige Anker-Start ^¬ position oder Ankerendlage zu bestimmen .

Die erfindungsgemäße Ankerlagenüberwachung des elektromagneti- sehen Aktors kann in kurzen Zeitabständen durchgeführt werden, so dass eine kontinuierliche Online-Überwachung ermöglicht wird .

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor ^¬ gesehen, dass

erste Referenzwerte für die Flußamplitude und/oder die Flä ^¬ che der Hystereseschleife in der Startposition des Ankers ei ^¬ ner unbestromten Erregerspule ermittelt werden, und

eine zulässige Ankerlage erkannt wird, wenn die ermittelte

Flußamplitude und/oder Fläche der Hystereseschleife mit den ersten Referenzwerten bei unbestromter Erregerspule überein ^¬ stimmt , ansonsten eine nicht zulässige Ankerlage erkannt wird . Diese ersten Referenzwerte für die Flußamplitude und/oder die Fläche der Hystereseschleifen werden in der Startposition des Ankers einer unbestromten Erregerspule eines gattungsgleichen elektromagnetischen Aktors bestimmt , wobei diese Referenzwerte mittels einer Kalibrierung an die spezifischen individuellen Eigenschaften des verwendeten elektromagnetischen Aktors ange- passt werden können . Vorzugsweise wird die Startposition des Ankers als zulässige Ankerendlage oder AnkerStartposition er ^¬ kannt .

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zweite Referenzwerte für die Flußamplitude und/oder die Fläche der Hystereseschleife in der Startposition des Ankers bei ei ^¬ ner bestromten Erregerspule ermittelt , wobei als nicht zuläs- sige Ankerlage die Startposition des Ankers erkannt wird, wenn die ermittelte Flußamplitude und/oder Fläche der Hysterese ^¬ schleife mit den zweiten Referenzwerten bei bestromter Erre ^¬ gerspule übereinstimmt . Dieser Fall tritt bspw . auf, wenn der Anker in der Startposition wegen unzulässig aufgetretener KraftWirkungen klemmt , so dass eine Bewegung in die Endposi ^¬ tion verhindert wird .

Zur Bestimmung dieser zweiten Referenzwerte wird der Anker ei ^¬ nes gattungsgleichen elektromagnetischen Aktors während der Bestromung der Erregerspule in dessen Startposition festgehal ^¬ ten und in diesem Zustand die von dem Spannungsimpuls initi ^¬ ierten Spannungs- und Stromwerte zur Bestimmung der Ψ(ί)-Κθηη- linie gemessen . Auch diese zweiten Referenzwerte können mit ^¬ tels einer Kalibrierung an die spezifischen individuellen Ei- genschaften des verwendeten elektromagnetischen Aktors ange- passt werden . Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass

- dritte Referenzwerte für die Flußamplitude und/oder die Flä ^¬ che der Hystereseschleife in der Endposition des Ankers einer bestromten Erregerspule ermittelt werden, und

- eine zulässige Ankerendlage erkannt wird, wenn die ermit ^¬ telte Flußamplitude und/oder Fläche der Hystereseschleife mit den dritten Referenzwerten bei bestromter Erregerspule über ^¬ einstimmt , ansonsten eine nicht zulässige Ankerendlage erkannt wird.

Diese dritten Referenzwerte für die Flußamplitude und/oder die Fläche der Hystereseschleifen werden in der Endposition des Ankers einer bestromten Erregerspule eines gattungsgleichen elektromagnetischen Aktors bestimmt , wobei diese dritten Refe ^¬ renzwerte mittels einer Kalibrierung an die spezifischen indi ^¬ viduellen Eigenschaften des verwendeten elektromagnetischen Aktors angepasst werden können . Vorzugsweise wird die Endposi ^¬ tion des Ankers als zulässige Ankerendlage erkannt .

Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu ^¬ folge werden vierte Referenzwerte für die Flußamplitude und/o- der die Fläche der Hystereseschleife in der Endposition des Ankers bei einer unbestromten Erregerspule ermittelt , wobei als nicht zulässige Ankerendlage die Endposition des Ankers erkannt wird, wenn die ermittelte Flußamplitude und/oder Flä ^¬ che der Hystereseschleife mit den vierten Referenzwerten bei unbestromter Erregerspule übereinstimmt . Dieser Fall bei un- bestromter Erregerspule tritt bspw . auf, wenn der Anker in der Endposition wegen unzulässig aufgetretener KraftWirkungen klemmt , so dass eine Bewegung zurück in die Startposition ver ^¬ hindert wird . Zur Bestimmung dieser vierten Referenzwerte wird der Anker ei ^¬ nes gattungsgleichen elektromagnetischen Aktors bei unbestrom- ter Erregerspule in dessen Endposition festgehalten und in diesem Zustand die von einem Spannungsimpuls initiierten Span- nungs- und Stromwerte zur Bestimmung der (i)-Kennlinie gemes ^¬ sen . Auch diese vierten Referenzwerte können mittels einer Ka ^¬ librierung an die spezifischen individuellen Eigenschaften des verwendeten elektromagnetischen Aktors angepasst werden .

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Spannungsimpuls derart ausgebildet , dass bei einer Nichtbestromung der Erregerspule die Amplitude der reversiblen Stromänderung kleiner als ein Anzugstrom ist , mit welchem die Erregerspule zum Bewegen des Ankers in die Endposition

bestrombar ist . Mit einem solchen Spannungsimpuls ist sicher ^¬ gestellt , dass bei einer nichtbestromten Erregerspule der dadurch hervorgerufene Spulenstrom keine Bewegung des Ankers verursacht .

Schließlich ist nach einer letzten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass bei einer Bestromung der Erre ^¬ gerspule der Spannungsimpuls derart ausgebildet wird, dass die Amplitude der reversiblen Stromänderung kleiner als die Diffe ^¬ renz zwischen dem Haltestrom und einem zum Bewegen des Ankers in die Startposition führenden Abfallstrom ist . Mit einem sol ^¬ chen Spannungsimpuls ist sichergestellt , dass die von dem Spannungsimpuls verursachte Stromänderung nicht zu einem Ab ^¬ sinken des Spulenstromes unter den Haltestrom führt , mit wel ^¬ chem der Anker der Endposition gehalten wird .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die b< igefügten Figuren ausführlich beschrieben . Es zeigen : Figur 1 eine Steuerschaltung zur Steuerung eines elektromag ^¬ netischen Aktors ,

Figur 2 ein A laufdiagramm zur Durchführung des erfindungsge ^¬ mäßen Verfahrens ,

Figur 3 ein Diagramm mit hystereseförmigen Ψ(ί)-Kennlinien in

Abhängigkeit der Position eines Ankers eines elektro ^¬ magnetischen Aktors ,

Figur 4 ein Diagramm der Flußänderungen der in Figur 1 darge ^¬ stellten hystereseförmigen Ψ(ί)-Kennlinien, und

Figur 5 ein Diagramm der Flächen der in Figur 1 dargestellten hystereseförmigen Ψ(ί)-Kennlinien .

Die erfindungsgemäße Anderendlagenuberwachung wird beispiel ^¬ haft an einem elektromagnetischen Aktor erläutert , welcher eine Erregerspule mit einem Magnetkreis , einen in einem Anker ^¬ raum zwischen einer Startposition und einer Endposition gegen ^¬ über der Erregerspule verschiebbaren Anker und einen in dem Magnetkreis angeordneten Polkern aufweist . Dabei ist unter An ^¬ kerendlagenüberwachung nicht nur die Überwachung der Endlage des Ankers , sondern auch die Überwachung der Startposition des Ankers zu verstehen .

Der Begriff „Ankerendlage" umfasst deshalb im Folgenden nicht nur die Endlage, sondern auch die Startposition des Ankers .

In der Startposition ist der Abstand des Ankers zum Polkern, also der Luftspalt maximal , während in der Endposition des An- kers der Abstand zum Polkern, also der Luftspalt minimal ist . Im unbestromten Zustand wird der Anker mittels eines Federele ^¬ mentes in der Startposition fixiert. Mit dem Anlegen einer Be ^¬ triebsspannung UB an die Erregerspule wird ein Spulenstrom er ^¬ zeugt, welcher ein Verschieben des Ankers gegen die Federkraft des Federelementes aus der Startposition in die Endposition bewirkt . Der Spulenstrom wird auf einen Haltestrom abgesenkt , mit welchem der Anker gegen die Federkraft des Federelementes in der Endposition gehalten wird . Eine SteuerSchaltung 10 zur Steuerung eines solchen elektro ^¬ magnetischen Aktors sowie zur Durchführung der erfindungsgemä ^¬ ßen Ankerendlagenüberwachung desselben zeigt Figur 1, welcher lediglich schematisch als Erregerspule 1 eines elektromagneti ^¬ schen Aktors dargestellt ist .

Diese SteuerSchaltung 10 besteht aus einem MikroController 11 mit einem ersten Ausgang DOl und mit einem zweiten Ausgang D02 , einem ersten Eingang Dil und zwei A/D-Eingängen A/Dl und A/D2. Mittels des ersten Ausgangs DOl des Mikrocontrollers 11 wird eine Treiberschaltung 12 gesteuert , mit welcher eine Be ^¬ triebsspannung UB an die Erregerspule 1 angelegt wird . Die an der Erregerspule 1 anliegende Betriebsspannung u(t) wird auf den ersten A/D-Eingang DOl des MikroController 11 geführt und von derselben erfasst und gemessen . Ebenso wird der Spulen- ström i (t ) mittels eines ShuntwiderStandes R gemessen, indem der erzeugte Spannungsabfall Ui (t ) dem zweiten A/D-Eingang D02 des Mikrocontrollers 11 zur Auswertung zugeführt wird . Über den ersten Eingang Dil wird ein Einschalt- oder Ausschaltbe ^¬ fehl dem MikroController 11 zugeführt . Der zweite Ausgang D02 zeigt das Ergebnis der Ankerendlagenüberwachung an, ob nämlich eine zulässige Ankerendlage „OK" oder eine nicht zulässige An ^¬ kerendlage „NOK" vorliegt . Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anderendlagenüberwachung des elektromagnetischen Aktors mit der in der SteuerSchaltung 10 nach Figur 1 dargestellten Erregerspule 1 wird nachfolgend anhand des Ablaufdiagramm es nach Figur 2 beschrieben .

Mit einem ersten Verfahrensschritt Sl wird ein Einschalt- oder Ausschaltbefehl der SteuerSchaltung 10 zugeführt . Liegt gemäß Verfahrensschritt S2 ein Ausschaltbefehl „Off" vor, ist die Erregerspule 1 unbestromt , d . h . , an derselben liegt eine Be- triebsSpannung von 0 V an . In diesem Fall wird gemäß Verfah ^¬ rensschritt S3 ein Spannungsimpuls als Testimpuls 1 erzeugt , der der Betriebsspannung überlagert wird . Dies führt in der Erregerspule 1 zu einer kurz zeitigen Stromänderung mit gleich ^¬ zeitiger Änderung des magnetischen Flusses im Magnetkreis des elektromagnetischen Aktors . Hierbei ist die Amplitude des

Spannungsimpulses so gewählt , dass die dadurch hervorgerufene Stromänderung messbar ist , jedoch diese Stromänderung die Funktion des elektromagnetischen Aktors nicht beeinflusst , d. h . keine Bewegung des Ankers bewirkt . Hierzu muss die Bedin- gung erfüllt sein, dass die Amplitude der Stromänderung deut ^¬ lich niedriger ist als der Anzugstrom, welcher eine Bewegung des Ankers bewirkt . Die Amplitude des Testimpulses 1 ist so gewählt , dass eine Stromänderung von Δί, z . B . 0,2 A auftritt . Liegt gemäß Verfahrensschritt S2 ein Einschaltbefehl ,,ΟΝ" vor, ist die Erregerspule 1 bestromt , d . h . , an derselben liegt eine Betriebsspannung von ungleich 0 V an, die bspw . einen Spulenstrom von imax, z . B . 0,8 A verursacht . In diesem Fall wird gemäß Verfahrensschritt S4 ein Spannungsimpuls als Tes- timpuls 2 erzeugt , der der Betriebsspannung überlagert wird . Dies führt in der Erregerspule 1 zu einer kurz zeitigen Stro ^¬ mänderung mit gleichzeitiger Änderung des magnetischen Flusses im Magnetkreis des elektromagnetischen Aktors . Hierbei ist die Amplitude des Spannungsimpulses so gewählt, dass die dadurch hervorgerufene Stromänderung messbar ist, jedoch diese Stro ^¬ mänderung die Funktion des elektromagnetischen Aktors nicht beeinflusst , d . h . keine Bewegung des Ankers bewirkt . Hierzu muss die Bedingung erfüllt sein, dass die Amplitude der Stro ^¬ mänderung der Differenz zwischen einem den Anker in seiner Po ^¬ sition haltenden Haltestrom und einem eine Bewegung des Ankers auslösender Abfallstrom entspricht . Die Amplitude des Testim ^¬ pulses 2 ist so gewählt , dass eine Stromänderung von Δί, z. B . 0,2 A auftritt .

Die Dauer dieser Testimpulse 1 und 2 richtet sich nach der elektrischen Zeitkonstante des elektromagnetischen Aktors mit dem Kriterium, dass der elektrische Ausgleichsvorgang abge- schlössen ist .

Der durch den Spannungsimpuls bzw . den Testimpuls 1 bzw . 2 an der unbestromten bzw . bestromten Erregerspule 1 bewirkten zeitlichen Spannungs- und Stromverläufe u(t) und i (t) werden zur Messung gemäß den Verfahrensschritt S5 den A/D-Eingängen A/Dl und A/D2 des MikroControllers 11 zugeführt .

Die Testimpulse 1 und 2 verursachen eine schwache Ummagneti- sierung des ferromagnetisehen Werkstoffes aus welchem der Mag- netkreis des elektromagnetischen Aktors aufgebaut ist , die in jeweils einer Ψ(ί)-Kennlinie als Hystereseschleife H abgebildet wird, wie dies beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist . Diese Ψ(ί)-Kennlinien werden mittels der in Verfahrensschritt S5 ge ^¬ messenen zeitlichen Spannungs- und Stromverläufen u (t ) und i (t ) sowohl bei unbestromter als auch bei bestromter Erreger ^¬ spule 1 in einem Verfahrensschritt S 6 erstellt und anschlie ^¬ ßend in einem nachfolgenden Verfahrensschritt S7 ausgewertet . Die Form dieser Hystereseschleifen H, die durch die Flussände ^¬ rung und den Flächeninhalt gegeben ist, hängt von der Position des Ankers relativ zur Erregerspule 1 ab, ist also luftspalt ^¬ abhängig . Die Auswertung dieser Hystereseschleifen H in Ver ^¬ fahrensschritt S7 besteht daher in einer Bestimmung eines Ma ^¬ ßes für die Flussänderung, nämlich der Amplitude A einer Hys ^¬ tereseschleife H (vgl . Figur 3 ) und deren Flächeninhalt F. Die Amplitude A ist in der Maßeinheit des magnetischen Flusses Ψ in Abhängigkeit der Position des Ankers , nämlich des Hubes des Ankers in Figur 4 dargestellt . Die Figur 5 zeigt die Fläche F der Hystereseschleifen H als Ummagnetisierungsverlust in der entsprechenden Maßeinheit J.

Sind diese Größen, nämlich die Werte für die Amplitude A der durch die zugehörige Hystereseschleife H angezeigten Flussän ^¬ derung A sowie für die Fläche F der zugehörigen Hysterese ^¬ schleife H ermittelt , werden diese Werte einem Vergleich mit Referenzwerten unterzogen, um festzustellen, ob die diesen Werten zugrundeliegende Ankerendlage zulässig oder nicht zu- lässig ist , also von dem MikroController 11 der Zustand „OK"

(= in Ordnung) oder der Zustand „NOK" (= nicht in Ordnung) an ^¬ gezeigt wird.

Diese Referenzwerte werden mittels eines gattungsgleichen elektromagnetischen Aktors erstellt , indem Testimpulse 1 und 2 in jeweils den Endlagen des Ankers , also in der Startposition und der Endposition bei bestromter und unbestromter Erreger ^¬ spule 1 dem bestehenden Spannungsniveau an der Erregerspule 1 überlagert werden, die Spannungs- und Stromverläufe u(t) und i (t ) erfasst und hieraus die (i)-Kennlinien in Form von Hyste ^¬ reseschleifen Hl bis H4 erstellt werden . Solche Ψ(ί)-Kennlinien sind in dem I- Ψ—Diagramm nach Figur 3 dargestellt und weisen jeweils die Form einer Hysterese ^¬ schleife auf . Die Hystereseschleifen Hl und H4 sind aus den Spannungs- und Stromverläufen u (t ) und i (t) bei nicht bestrom- ter Erregerspule 1 und die Hystereseschleifen H2 und H3 aus den Spannungs- und Stromverläufen u (t ) und i (t) bei bestromter Erregerspule 1 erstellt .

Diese Hystereseschleifen Hl bis H4 unterscheiden sich sowohl in der Amplitude AI bis A4 aufgrund der Nichtlinearität des magnetischen Flusses als auch im Flächeninhalt Fl bis F4 auf ^¬ grund von Ummagnetisierungs- und Wirbelstromverlusten .

Die Hystereseschleife Hl entspricht der Startposition des An- kers bei unbestromter Erregerspule 1 , die Hystereseschleife H2 entspricht der Startposition des Ankers bei bestromter Erre ^¬ gerspule 1 , die Hystereseschleife H3 entspricht der Endposi ^¬ tion des Ankers bei bestromter Erregerspule und die Hysterese ^¬ schleife H4 entspricht der Endposition des Ankers bei un- bestromter Erregerspule .

Befindet sich der Anker funktionsgemäß in seiner Startposition bei unbestromter Erregerspule 1 , wird mit dem Bestromen der Erregerspule 1 der Anker mittels des von der Erregerspule 1 erzeugten Magnetfeldes in die Endposition gezogen und schlägt dabei an den Polkern an . In dieser Endposition wird der Anker durch weitere Bestromung der Erregerspule mittels eines Hal ^¬ testroms gehalten . Wird die Bestromung beendet , fällt der An ^¬ ker vom Polkern ab und wird mittels eines Federelementes in dessen Startposition gedrückt . Damit gibt es zwei „OK"-Zustände, nämlich einerseits die

Startposition des Ankers bei unbestromter Erregerspule und ei ^¬ ner durch die Federkraft des Federelementes bewirkten Rast ^¬ stellung und andererseits die Endposition des Ankers bei bestromter Erregerspule und einer durch die Magnetkraft be ^¬ wirkten RastStellung .

Neben diesen zwei „OK"-Zuständen gibt es zwei „NOK"-Zustände, nämlich die Startposition des Ankers bei bestromter Erreger- spule und die Endposition des Ankers bei unbestromter Erreger ^¬ spule . Diese Zustände könnten aufgrund einer Klemmung des An ^¬ kers in der Start- oder Endposition aufgrund aufgetretener un ^¬ zulässigen KraftWirkungen begründet sein . Ursächlich hierfür könnten mechanische Reibkräfte, durch hohen Druck oder höhere Viskosität erzeugte fluidische Kräfte, die Ankerbewegungen be ^¬ grenzende oder blockierenden Verschmut zungen usw .

Um die Hystereseschleifen H2 und H4 , die den beiden „NOK"-Zu- ständen entsprechen, zu erzeugen, werden der Anker bei

bestromter Erregerspule in der Startposition und der Anker bei nicht bestromter Erregerspule in der Endposition festgehalten .

Aus diesen Hystereseschleifen Hl bis H4 wird jeweils das Maß für die Flussänderung, nämlich deren Amplitude AI bis A4 (vgl. Figur 4 , Kurven Kl und K2 ) als Referenzwerte und deren Flä ^¬ cheninhalt Fl bis F4 (Figur 5 , Kurven) als Referenzwerte be ^¬ stimmt .

Die Kurve Kl nach Figur 4 beschreibt bei unbestromter Erreger- spule 1 die Flussänderung ausgehend von der Startposition

(Wert AI , erster Referenzwert ) bis zur Endposition (Wert A4 , vierter Referenzwert ) , wobei die Kurve Kl diese beiden Eck- werte verbindet. Die Kurve K2 beschreibt bei bestromter Erre ^¬ gerspule 1 die Flussänderung in der Startposition (Wert A2 , zweiter Referenzwert ) und in der Endposition (Wert A3 , dritter Referenzwert ) , wobei auch diese Kurve K2 diese beiden Eckwerte verbindet .

Die Kurve K3 nach Figur 5 beschreibt bei unbestromter Erreger ^¬ spule 1 die Flächenänderung der Hystereseschleife ausgehend von der Startposition (Wert Fl , erster Referenzwert ) bis zur Endposition (F4 , vierter Referenzwert) , wobei die Kurve K3 diese Eckwerte verbindet . Die Kurve K4 beschreibt bei bestrom ^¬ ter Erregerspule 1 die Flächenänderung der Hystereseschleife ausgehend von der Startposition (Wert F2 , zweiter Referenz ^¬ wert ) bis zur Endposition (F3 , dritter Referenzwert ) , wobei auch diese Kurve K3 diese beiden Eckwerte verbindet .

Diese derart erstellten Referenzwerte gemäß den Figuren 4 und 5 für die Flussänderungen sowie für die Flächen der Hysterese ^¬ schleifen Hl bis H4 werden in einem Speicher des Mikrocontrol- ler los 11 der SteuerSchaltung 10 abgelegt und in dem Verfah ^¬ rensschritt S7 mit den aktuellen Werten verglichen .

Wenn die aktuell ermittelten Messwerte für die Flussänderung A und die Fläche F der ermittelten Hystereseschleife H mit einer der als Referenzwerte dienenden Amplitudenwerten AI bis A4 (vgl . Figur 4 ) und Flächenwerten Fl bis F4 (vgl . Figur 5 ) übereinstimmt , wird in einem Verfahrensschritt S 9 ein „OK"-Zu- stand ausgegeben . Falls dies nicht der Fall ist , wird ein „NOK"-Zustand ausgegeben (vgl . Verfahrensschritt S8 ) , unabhän- gig davon ob der Anker in einer der Endstellungen oder in ei ^¬ ner beliebigen Zwischenposition klemmt . Der Verfahrensschritt Sl 0 beendet das Verfahren . Liegt ein „OK"-Zustand vor, kann auch die Position des Ankers angegeben werden. Stimmen die ersten bzw. dritten Referenz ^¬ werte AI und Fl bzw . A3 und F3 mit den aktuellen Werten über ^¬ ein, wird die Startposition bzw . die Endposition des Ankers als zulässige Ankerendlage angegeben .

Dies kann auch für einen „NOK"-Zustand angegeben werden . Stim ^¬ men die zweiten bzw . vierten Referenzwerte A2 und F2 bzw . A4 F4 mit den aktuellen Werten überein, wird die Startposition bzw . Endposition des Ankers als nicht zulässige Ankerendlage angegeben .

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden zur Ankerendlagenüberwachung eines elektromagnetischen Aktors so ^¬ wohl die Flußamplitude als auch die Fläche der Hysterese ^¬ schleife verwendet . Natürlich auch möglich lediglich eine der beiden Größen zur ZuStandsüberwachung zu verwenden .