DD160250A3 - ARRANGEMENT FOR PHASE INTERFACE CONTROL USING THE HALLE EFFECT SENSOR - Google Patents
ARRANGEMENT FOR PHASE INTERFACE CONTROL USING THE HALLE EFFECT SENSOR Download PDFInfo
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- H03K17/90—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices
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Abstract
Die Erfindung beinhaltet eine Phasenanschnittsteuerung, die auf der Ueberlagerung zweier Magnetfelder beruht, von denen eines netzsynchron veraendert wird, waehrend das zweite durch ein Bedienungsorgan ebenfalls veraendert wird. Die Auswertung der Feldstaerke erfolgt durch einen Halleffektsensor, der den Leistungsschalter ansteuert. Die Anordnung gestattet einen grossen Freiraum bei der konstruktiven Gestaltung der Bedienelemente und ermoeglicht die Zufuehrung von Hilfsgroessen (Erweiterung zum Regler) und eine Fernsteuerung. Gegenueber herkoemmlichen Loesungen ist eine wesentlich bessere Funktionssicherheit bei unguenstigen Umgebungsbedingungen vorhanden. Einsatzbeispiele sind Schlagbohrmaschinen, Handmixer, Staubsauger und andere Geraete.The invention includes a phase control, which is based on the superposition of two magnetic fields, one of which is changed network synchronously, while the second is also changed by an operating member. The field strength is evaluated by a Hall effect sensor, which activates the circuit breaker. The arrangement allows a great deal of freedom in the design of the controls and allows the supply of Hilfsgroessen (extension to the controller) and a remote control. Compared to conventional solutions, a much better functional reliability is available under unfavorable environmental conditions. Application examples include impact drills, hand mixers, vacuum cleaners and other devices.
Description
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Anordnung zur Phasenschnittsteuerung mittels HalleffektsensorArrangement for phase-cutting control by means of Hall effect sensor
Die Erfindung betrifft eine Phasensehnittsteuerung, die auch bei Bedarf zu einer Regelung erweitert werden kann, vorzugsweise für elektrische Kleingeräte, bei weichen hohe Anforderungen hinsichtlich Verschmutzung und Vibration sowie verschleißloser Verstellbarkeit bestehen· Das betrifft z. B« elektrische Schlagbohrmaschinen, normale Heimwerkermaschinen, Handmixer, Küchenmaschinen und Staubsauger·The invention relates to a phase sense control, which can also be extended to a control when needed, preferably for small electrical appliances, in soft high requirements with regard to contamination and vibration and wear-free adjustability exist · This concerns z. Electric drills, ordinary home improvement machines, hand mixers, food processors and vacuum cleaners ·
Bekannte Geräte besitzen ausnahmslos veränderbare Widerstände zur Sollwerteingabe, denen eine entsprechende Schaltung zur Veränderung des Zündwinkels folgt« Die Toleranzen werden meist durch Einstellwiderstände ausgeglichen·' Diese Bauteile sind empfindlich für stärkere Schmutzeinwirkung und hohe mechanische Belastung· Die endliche Lebensdauer der Widerstandsbahn begrenzt die Nutzungsdauer des gesamten Gerätes·Known devices have invariably variable resistors for setpoint input, followed by a corresponding circuit for changing the ignition angle. The tolerances are usually compensated by setting resistances. These components are sensitive to increased dirt and high mechanical load device ·
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Bekannt sind Anordnungen mit Hallsensoren, bei welchen mittels extern angebrachten magnetischen Hilfseinrichtungen der Empfindlichkeitsbereich des Sensors verändert wird, bzw. eine Korrektur von Fehlern (lemperaturgang) erfolgt'· (US Pat. 3 974 425) (BRD AS 23 37 691) Durch Reihenschaltung eines Permanentmagneten wird ein durch ein rotierendes Polrad erzeugtes Wechselfeld in ein pulsierendes Gleichmagnetfeld transferiert (BRD OS 25 39 548)VArrangements with Hall sensors are known in which the sensitivity range of the sensor is changed by means of externally mounted magnetic auxiliaries or a correction of errors (temperature variation) takes place (US Pat. No. 3,974,425) (BRD AS 23 37 691) Permanent magnet is generated by a rotating flywheel alternating field in a pulsating DC magnetic field (BRD OS 25 39 548) V
Stand der Technik ist weiterhin, daß bei Phasenschnittsteuerungen eine Sägezahnspannung mit einer veränderlichen Gleichspannung verglichen wird, um daraus eine Zündwinkelveränderung abzuleiten·It is furthermore state of the art that, in the case of phase-angle controllers, a sawtooth voltage is compared with a variable direct voltage in order to derive therefrom a change in the ignition angle.
Ziel der Erfindung ist eine einfache zuverlässige Lösung, die den bisher verwendeten Einstellwiderstand ersetzt und gleichzeitig einen geringen Schaltungsaufwand ermöglichtThe aim of the invention is a simple reliable solution that replaces the previously used adjustment resistor while allowing a low circuit complexity
Außerdem sollen dem Konstrukteur größere Freiheiten für die konstruktive Gestaltung des Bedienelements gegeben werden» In addition, the designer should be given greater freedom for the structural design of the control »
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu finden, mit welcher eine direkte Umsetzung einer magnetischen Sollgröße in einen entsprechenden veränderlichen Zündwinkel erfolgen kann1;'The object of the invention is to find an arrangement with which a direct implementation of a desired magnetic variable in a corresponding variable ignition angle can be done 1 ;
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Durch eine elektronische Schaltung wird in einer Magnetspule ein säge zahnähnlich verlaufendes Magnetfeld erzeugt, welches mit der Netzfrequenz synchron verläuft.By an electronic circuit a saw tooth-like magnetic field is generated in a magnetic coil, which runs synchronously with the mains frequency.
Diesem Magnetfeld wird ein weiteres veränderliches Feld überlagert.This magnetic field is superimposed on another variable field.
Ordnet man im Einflußbereich beider Felder einen Hallsensor mit Schwellwertschalter an, so kann durch Veränderung eines Magnetfeldes über die Schaltschwelle des Hallsensors, der Zündwinkel verstellt werden.If one assigns a Hall sensor with threshold value switch in the area of influence of both fields, the ignition angle can be adjusted by changing a magnetic field via the switching threshold of the Hall sensor.
Je nach Daten und Genauigkeit des Hallsensors kann die Ansprech- bzw. Abschaltschwelle genutzt werden. Weiterhin ist eine Anordnung der Magnetfelder additiv oder subtraktiv möglich, so daß es vier Varianten gibt. Um den Hallsensor bei jedem NuIldurchgang der Wechselspannung mit Sicherheit in die Ausgangslage zu bringen, ist die Überlagerung des sägezahnähnlichen Magnetfeldes mit einem Nadelimpuls vor Ende einer jeden Halbwelle zweckmäßig.Depending on the data and accuracy of the Hall sensor, the response or shutdown threshold can be used. Furthermore, an arrangement of the magnetic fields additively or subtractively possible, so that there are four variants. In order to bring the Hall sensor at every NuIldurchgang the AC voltage with certainty in the starting position, the superposition of the sawtooth-like magnetic field with a needle pulse before the end of each half wave is appropriate.
Die Funktion soll an Hand eines praktisch ausgeführten- Beispiels gemäß Fig, 1 näher erläutert werden.The function will be explained in more detail with reference to a practical example according to FIG. 1.
Durch die Steuerelektronik 1 wird in der Wicklung 2 ein Magnetfeld gemäß Kurve a erzeugt. Diesem Magnetfeld wird ein zweites durch den auf der Achse des Bedienelementes befindlichen Dauermagneten 3 hinzugesetzt. Angenommen sei der Fall, daß beide Felder entgegengesetzt sind und der Hallsensor 6 die Auslöschung der Felder anzeigt. Die Funktion ist nunBy the control electronics 1, a magnetic field according to curve a is generated in the winding 2. This second magnetic field is added by the permanent magnet 3 located on the axis of the operating element. Assume the case that both fields are opposite and the Hall sensor 6 indicates the extinction of the fields. The function is now
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wie ein. magnetischer Komparator zu verstehen, der Schaltvorgang am Ausgang des Hallsensors erfolgt immer bei Gleichheit beider Felder, Durch die Veränderung des Dauermagnet 3 verschiebt sich der Schnittpunkt der Felder und somit der Schaltvorgang im Phasenwinkel·as a. Magnetic comparator to understand, the switching operation at the output of the Hall sensor is always at equality of both fields, By changing the permanent magnet 3 shifts the intersection of the fields and thus the switching operation in the phase angle ·
Der Ausgang des Hallsensors löst in bekannter Art die Zündung des Triacs bzw. Thyristors aus« Der Abgleich der Anordnung erfolgt rein magnetisch durch Verstellen des Dauermagneten 3 auf der Achse und einen veränderbaren magnetischen Nebenschluß 4.The output of the Hall sensor triggers the ignition of the triac or thyristor in a known manner from «The adjustment of the arrangement is purely magnetic by adjusting the permanent magnet 3 on the axis and a variable magnetic shunt. 4
In einer zusätzlich angeordneten Wicklung 5 kann eine Hilfsgröße eingegeben werden, so daß ein Regelkreis entsteht«In an additionally arranged winding 5, an auxiliary variable can be entered so that a control loop is created «
In Fig« 1, Diagramm a, ist die Magnetfeldstärke in Beziehung zur Netzwechselspannung eingetragen; mo ist die magnetische Nullage. Auf der Linie A^ (Ausgang High) wird der Zündimpuls ausgelöst, durch Variation dieses Schwellwertes erfolgt die Phasenverschiebung des Ausgangssignals (Zündimpuls)· Auf der Linie A-^ (Ausgang Low) wird die Anordnung durch den Nadelimpuls zurückgestellt.In Fig. 1, diagram a, the magnetic field strength in relation to the mains AC voltage is entered; mo is the magnetic zero position. On the line A ^ (high output), the ignition pulse is triggered, by varying this threshold, the phase shift of the output signal (ignition pulse) occurs · On the line A- ^ (output low), the arrangement is reset by the needle pulse.
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