DE102009029977A1 - Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor - Google Patents

Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor Download PDF

Info

Publication number
DE102009029977A1
DE102009029977A1 DE200910029977 DE102009029977A DE102009029977A1 DE 102009029977 A1 DE102009029977 A1 DE 102009029977A1 DE 200910029977 DE200910029977 DE 200910029977 DE 102009029977 A DE102009029977 A DE 102009029977A DE 102009029977 A1 DE102009029977 A1 DE 102009029977A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
resistor
control circuit
torque
input terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200910029977
Other languages
English (en)
Inventor
Chen-Ku Taichung Hsien Wei
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mobiletron Electronics Co Ltd
Original Assignee
Mobiletron Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mobiletron Electronics Co Ltd filed Critical Mobiletron Electronics Co Ltd
Priority to DE200910029977 priority Critical patent/DE102009029977A1/de
Publication of DE102009029977A1 publication Critical patent/DE102009029977A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor eines Handwerkzeuges ist aus einer Motorenantriebsschaltung (1), einer Stromerkennungsschaltung (2), einer Bezugsspannungserzeugerschaltung (3), einer Strombegrenzungsschaltung (4) und aus einer Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) aufgebaut. In der Endphase der Bedienung dieses Handwerkzeuges und wenn der durchschnittliche Stromwert ein vorbestimmtes Niveau erreicht hat, wird dieser durchschnittliche Stromwert über eine bestimmte Zeitdauer auf diesem Niveau beibehalten, um einen konstanten durchschnittlichen Stromwert zu liefern und um somit eine passende Festigkeit der festzuziehenden Schraube oder Mutter sicherzustellen. Die Erkennung und Steuerung des Stroms erfolgt mit einer Linearschaltung, die gegen starke Geräusche, die vom Elektromotor (10) während dem Betrieb verursacht werden, robust und beständig ist. Mit einem Mikroprozessor werden Faktoren, wie z. B. die Temperatur, zum Bestimmen eines geeigneten Stromniveaus berücksichtigt.

Description

  • (a) Technisches Umfeld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Elektromotoren, insbesondere eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor eines Handwerkzeuges.
  • (b) Beschreibung der bekannten Ausführungsart
  • Elektrische Handwerkzeuge, wie z. B. Schraubendreher und Schraubenschlüssel, sind üblicherweise mit einem eingebauten Direktstrom-Elektromotor (GS) aufgebaut, mit dem eine Drehkraft auf eine Schraube oder Mutter ausgeübt wird. Zum Festziehen der Schraube oder Mutter muss mit dem Handwerkzeug in der Endphase ein bestimmtes Drehmoment ausgeübt werden, um diese Schraube oder Mutter richtig und sicher festzuziehen, ohne dass diese dabei gleichzeitig zu locker oder zu fest festgezogen ist.
  • Beim Auftreffen auf einen Widerstand während dem Betrieb des Elektromotors wird ihre Rotiergeschwindigkeit verlangsamt. Eine herkömmliche Methode besteht daher darin, dass das Abtriebsdrehmoment des Elektromotors an die beobachtete Rotiergeschwindigkeit des Elektromotors angepaßt wird. Diese Methode weist mehrere Nachteile auf, so dass sowohl die Auflösung (Genauigkeit) als auch die Rechtzeitigkeit beim Messen der Rotiergeschwindigkeit unzureichend sind.
  • Beim Auftreffen auf einen Widerstand und wenn daher die Rotiergeschwindigkeit des Elektromotors verlangsamt wird weist dies darauf hin, dass eine gleichwertige interne Impedanz des Elektromotors reduziert ist, während der durch den Motor fließende Strom und daher die Eingangsleistung erhöht sind. Im Gegensatz zur Rotiergeschwindigkeit ist die Leistung des Elektromotors ein überlegener Kandidat zum Steuern des Abtriebsdrehmoments des Elektromotors. Falls die Spannung, mit der der Elektromotor versorgt wird, daher theoretisch konstant ist und die Wirkung der Betriebstemperatur des Elektromotors ignoriert wird steht die Eingangsleistung im direkten Zusammenhang mit dem Eingangsstrom, wobei das Abtriebsdrehmoment des Elektromotors daher ebenfalls durch Beobachten des Stroms, der zum Elektromotor zugeführt wird, kontrolliert werden muss. Eine große Anzahl von kommerziellen Produkten als solche sind zum Beobachten des Stroms, der durch den Elektromotor fließt, mit einer Linearschaltung ausgerüstet.
  • In Wirklichkeit ist die Spannung, mit der der Elektromotor versorgt wird, jedoch nicht konstant, insbesondere wenn der Elektromotor mit einer Batterie betrieben wird. Die Ausgangsspannung und der Strom z. B. einer Li-Batterie weisen eine entsprechende Kurvenlinie auf, wobei der zum Elektromotor zugeführte beobachtete Strom alleine den Leistungseingang zum Elektromotor nicht präzise wiedergibt. Außerdem spielt die Betriebstemperatur des Elektromotors tatsächlich eine wichtige Rolle. Bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen sind unterschiedliche entsprechende Kurvenlinien zwischen dem Abtriebsdrehmoment des Elektromotors und dem Strom festzustellen. Wegen diesen Faktoren ist das Beobachten des Stroms, das zum Steuern des Drehmomentes durch den Elektromotor fließt, ziemlich ungenau.
  • Die optimalere Methode zum Steuern des Abtriebsdrehmoments des Elektromotors durch dessen Eingangsleistung ist das konstante Messen sowohl der Spannung als auch des Stroms, mit denen der Elektromotor versorgt wird, um danach die Eingangsleistung in Echtzeit zu berechnen. Dies ist jedoch viel komplizierter zu erreichen, wenn dazu nur Linearschaltungen verwendet werden. Eine wirksamere Methode wäre die Anwendung von Logikschaltungen mit einer Einzelchip-Steuereinheit. Leider ist eine Logikschaltung, die um einen Elektromotor betrieben wird, starken Geräuschen ausgesetzt. Um diese Geräusche zu vermeiden, die zu Fehleinschätzungen führen, muss ein komplexer Filter eingebaut werden, was bei der Steuerung des Drehmoments unweigerlich zu Zeitverzögerungen führt. Zusammen mit der Zeit, die zum Berechnen der richtigen Drehmomentstufen erforderlich ist, wird die Rechtzeitigkeit deutlich beeinträchtigt.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Das erste Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen Drehmoment-Steuerschaltung, um die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Ausführungsarten zu umgehen.
  • Der Entwurf der vorliegenden Erfindung soll nachstehend beschrieben werden. Die Funktion des Elektromotors eines Handwerkzeuges besteht im Umwandeln der Eingangsleistung in eine Drehkraft, die auf eine Schraube oder Mutter ausgeübt wird. Die Festigkeit einer Schraube oder Mutter steht im Zusammenhang mit der durchschnittlichen Ausgangsleistung in der Endphase des Festziehvorgangs.
  • Die Durchschnittsleistung in der Endphase ist ein Integral über die Zeit der Spannung, die mit der Spannung multipliziert wird. Falls die Spannung nicht konstant ist würde die Durchschnittsleistung je nach der Spannung verändert. Um den Einfluss der Spannung zu vermeiden soll mit der vorliegenden Erfindung die folgende Methode angenommen werden. In der Endphase des Betriebsvorgangs und wenn der Strom ein vorbestimmtes Niveau erreicht hat wird der Strom mit einer konstanten Stromschaltung der Drehmoment-Steuerschaltung über eine bestimmte Zeitdauer auf diesem Niveau gehalten. Während dieser Zeitdauer wird die Drehung des Elektromotors auf eine sehr niedrige Geschwindigkeit verlangsamt, wobei die gleichwertige interne Impedanz des Elektromotors beinahe eine Konstante wäre. Die Durchschnittsleistung – die ebenfalls als das Quadrat des Stroms, multipliziert mit der Impedanz, berechnet werden kann – wäre daher eine Konstante, ungeachtet der Spannung, d. h. die Festigkeit der Schraube oder Mutter wäre in Übereinstimmung mit dem Strom, der in der Endphase durch den Elektromotor fließt.
  • Da der Strom ein Kandidat zur Steuerung ist, würde eine Linearschaltung für diesen Zweck ausreichen und das Problem der Erzeugung von starken Geräuschen durch den Elektromotor wird beseitigt.
  • Hinsichtlich der Auswirkung der Temperatur, die die entsprechende Kurvenlinie zwischen dem Strom des Drehmoments des Elektromotors beeinträchtigt, soll mit der vorliegenden Erfindung ein Mikroprozessor als das Herzstück der Drehmoment-Steuerschaltung verwendet werden, um rechtzeitig eine günstige Kurvenlinie für die konstante Stromsteuerung auszuwählen.
  • Die Kombination der konstanten Stromschaltung mit dem Mikroprozessor kann einen zusätzlichen Vorteil zum Schutz gegen eine Überentladung der Batterie schaffen. Basierend auf die überwachste Spannung kann mit dem Mikroprozessor der höchst zulässige Strom, der von der Batterie geliefert wird, bestimmt werden, um zu vermeiden, dass die Batterie übermäßig entladen wird.
  • Laut der oben stehenden Beschreibung wendet die vorliegende Erfindung eine Linearschaltung zum dynamischen Erkennen und Steuern des Elektromotors sowie einen Mikroprozessor zum Einstellen der Parameter dieser Linearschaltung an. Daher kann mit der vorliegenden Erfindung eine bessere und präzise Drehmomentsteuerung mit einer deutlich vereinfachten sowie rentablen Steuerschaltung verwirklicht werden.
  • Die oben genannten Ziele und Zusammenfassung sollen lediglich eine Kurzeinführung der vorliegenden Erfindung darlegen. Für ein umfassendes Verständnis dieser und weiterer Ziele der vorliegenden Erfindung sowie der Erfindung selber, die den Fachleuten auf diesem Gebiet offensichtlich werden, sollte die nachstehende detaillierte Beschreibung der Erfindung und der Schutzansprüche unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen gelesen werden. Die Bezugsziffern in der Beschreibung beziehen sich auf die Ziffern auf den Zeichnungen zum Kennzeichnen von identischen oder ähnlichen Komponenten.
  • Vielerlei Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten auf diesem Gebiet bei der Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und auf die beigelegten Zeichnungen, mit denen der Aufbau einer bevorzugten Ausführungsart mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung anhand eines veranschaulichten Beispiels dargestellt wird, offensichtlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt ein Blockdiagramm einer Drehmoment-Steuerschaltung nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsart dar.
  • 2 stellt einen Schaltplan der Durchführung des in der 1 dargestellten Blockdiagramms dar.
  • 3 stellt ein Blockdiagramm einer Drehmoment-Steuerschaltung nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsart dar.
  • 4 stellt einen Schaltplan der Durchführung des in der 3 dargestellten Blockdiagramms dar.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
  • Mit den nachfolgenden Beschreibungen sollen die Ausführungsarten lediglich als Beispiel dargelegt werden. Diese Bschreibungen sollen den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung auf keine Weise einschränken. Die untenstehende Beschreibung soll vielmehr die Durchführung der als Beispiel dargestellten Ausführungsarten der Erfindung auf eine praktische Weise offenlegen. Dabei können unterschiedliche Abänderungen und Modifizierungen der Funktion und Anordnung der beschriebenen Komponenten vorgenommen werden, ohne dabei von dem in den anschließenden Schutzansprüchen beschriebenen Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • In der 1 ist ein Blockdiagramm einer Drehmoment-Steuerschaltung nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsart dargestellt. Wie hier gezeigt ist, ist die hier dargestellte Ausführungsart grundsätzlich aus einer Motorenantriebsschaltung 1, einer Stromerkennungsschaltung 2, einer Bezugsspannungserzeugerschaltung 3, einer Strombegrenzungsschaltung 4 und aus einer Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 aufgebaut. Mit der Motorenantriebsschaltung 1 wird ein Motor 10 angetrieben. Dabei ist diese Motorenantriebsschaltung 1 dieser Reihe nach mit dem Stromerkennungsschaltung 2 und der Erdung serienverbunden. Die Strombegrenzungsschaltung 4 weist zwei Eingänge auf; einer ersten Eingangsklemme, die mit der Verbindungsstelle zwischen der Motorenantriebsschaltung 1 und der Stromerkennungsschaltung 2 verbunden ist, und einer zweiten Eingangsklemme, die mit der Bezugsspannungserzeugerschaltung 3 und der Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 (zum Empfangen einer Bezungsspannung) verbunden ist. Eine Ausgangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 ist mit einer Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung 1 (zum Ein- oder Ausschalten dieser Motorenantriebsschaltung 1) verbunden.
  • In der 1 ist ein Schaltplan der Durchführung des in der 1 dargestellten Blockdiagramms dargestellt. Wie hier gezeigt ist, besteht die Motorenantriebsschaltung 1 aus einer Diode 11 und aus einem Halbleiter-Stromelement 12 (z. B. ein MOSFET-Transistor oder ein bipolarer Transistor). Ein Stromwender dieses Halbleiter-Stromelements 12 ist an einer zweiten Anschlußklemme des Motors 10 angeschlossen, während eine Emissionselektrode des Halbleiter-Stromelements 12 mit dem Stromerkennungsschaltung 2 verbunden ist, und ein Gate des Halbleiter-Stromelements 12 (d. h. die Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung 1) mit der Ausgangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 verbunden ist. Die Diode 11 ist mit dem Motor 10 parallelverbunden, wobei dessen Anode mit der zweiten Anschlußklemme des Motors 10 (oder auch mit dem Stromwender des Halbleiter-Stromelements 12) und dessen Kathode mit einer ersten Anschlußklemme des Motors 10 verbunden ist.
  • Die Stromerkennungsschaltung 2 ist ein Niedrigohm-Hochlastwiderstand Rs. Beim Fließen des Stroms durch die Motorenantriebsschaltung 1 und durch diesen Niedrigohm-Hochlastwiderstand Rs wird eine Abtastspannung Vs in Übereinstimmung mit dem Strom erzeugt.
  • Die Bezugsspannungserzeugerschaltung 3 und die Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 werden zusammen von einem Widerstand R14 und einem variablen Widerstand R15, die in dieser Reihe zwischen einer Systemspannung Vcc der Drehmomentsteuerschaltung und der Erdung serienverbunden sind, genutzt. Eine Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R14 und dem variablen Widerstand R15 ist mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 verbunden. Ei Justierelement des variablen Widerstands R15 ist außen am Handwerkzeug freigelegt und nimmt diese Drehmoment-Steuerschaltung für ein einfaches Justieren auf. Durch Justieren dieses variablen Widerstands R15 wird eine Bezugsspannung Vref in Übereinstimmung mit einem gewünschten Drehmomentniveau erzeugt und zur zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 übertragen.
  • Diese Strombegrenzungsschaltung 4 ist aus einer ersten Rechenverstärkerschaltung 41 und zweiten Rechenverstärkerschaltung 42 aufgebaut. Die erste Rechenverstärkerschaltung 41 besteht hauptsächlich aus einem Rechenverstärker OP1, dessen negative Eingangsklemme geerdet ist, während dessen positive Eingangsklemme mit der ersten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 (und mit der Verbindungsstelle zwischen der Motorenantriebsschaltung 1 und der Stromerkennungsschaltung 2) über einen Widerstand R1 verbunden ist. Die erste Rechenverstärkerschaltung 41 besteht weiter aus einem Widerstand R2 und aus einem Kondensator C1, der zwischen der positiven Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme des Rechenverstärkers OP1 parallelverbunden ist, wobei der Rechenverstärker OP1 wiederum über den serienverbundenen Widerstand R3 und den Kondensator C2 in dieser Reihe geerdet ist.
  • Die zweite Rechenverstärkerschaltung 42 ist hauptsächlich aus einem Rechenverstärker OP2 aufgebaut, dessen positive Eingangsklemme mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R3 und dem Kondensator C2 verbunden ist. In dieser Konfiguration wird die Abtastspannung Vs in Übereinstimmung mit dem Strom, der durch den Elektromotor 10 fließt, mit der ersten Rechenverstärkerschaltung 41 verstärkt und gefiltert, um ihn in eine zu vergleichende Spannung V1 umzuwandeln. Eine negative Eingangsklemme des Rechenverstärkers OP2 ist mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R14 und dem variablen Widerstand R15 verbunden und empfängt die Bezugsspannung Vref. Eine Ausgangsklemme des Rechenverstärkers OP2 ist mit einer Basis eines Transistors Q2 verbunden, dessen Emissionselektrode geerdet ist und dessen Stromwender mit dem Gate des Halbleiter-Stromelements 12 (d. h. mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung 1) verbunden ist. In dieser Konfiguration wird die Spannung V1 mit der Bezugsspannung Vref verglichen. Falls diese Spannung V1 niedriger ist als die Bezugsspannung Vref wird eine Niedrigausgangsspannung auf das Gate des Transistors Q2 aufgetragen, der daher ausgeschaltet wird. Die Spannung von einer Batterie (nicht gekennzeichnet) oder einer anderen elektrischen Stromquelle wird direkt auf das Gate des Halbleiter-Stromelements 12 aufgetragen, wobei letzteres den Strom durch den Elektromotor 10 fließen läßt. Ist jedoch die Spannung V1 höher als die Bezugsspannung Vref wird eine Hochausgangsspannung auf das Gate des Transistors Q2 aufgetragen, der somit eingeschaltet wird. Da das Gate des Halbleiter-Stromelements 12 durch die Leitung des Transistors Q2 grundsätzlich geerdet ist, fließt kein Strom durch den Elektromotor 10. Der Elektromotor 10 wird in diesem Fall jedoch nicht angehalten. Wie in der Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung beschrieben, wird der Strom mit der Strombegrenzungsschaltung 4 über eine bestimmte Zeitdauer auf dem Niveau gehalten, wenn der durch den Elektromotor 10 fließende Strom dieses vorbestimmte Niveau erreicht hat. Auf diese Weise kann der negative Effekt, der durch das plötzliche Anhalten des Elektromotors 10 verursacht würde, vermieden werden.
  • In der 3 ist ein Blockdiagramm einer Drehmoment-Steuerschaltung nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsart dargestellt. Wie hier gezeigt ist, ist die hier dargestellte Ausführungsart ähnlich wie die vorherige Ausführungsart ebenfalls aus der Motorenantriebsschaltung 1, der Stromerkennungsschaltung 2, der Bezugsspannungserzeugerschaltung 3, der Strombegrenzungsschaltung 4 und der Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 aufgebaut. Zusätzlich ist diese zweite bevorzugte Ausführungsart mit einer Anzeigeschaltung 6, einer Spannungsreglerschaltung 7, einer Steuerschaltung 9 und aus einer Temperatursensorschaltung 8 aufgebaut. Man beachtet, dass die Temperatursensorschaltung 8 in einigen Ausführungsarten ausgelassen werden kann.
  • Die Steuerschaltung 9 ist hauptsächlich aus einer Steuereinheits-IS mit mehreren Eingangs- und Ausgangsklemmen aufgebaut. Die Ausgänge der Bezugsspannungserzeugerschaltung 3, die Strombegrenzungsschaltung 4, die Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 und die Temperatursensorschaltung 8 sind an die jeweils passenden Eingangsklemmen der Steuerschaltung 9 angeschlossen. Die Steuerschaltung 9 sendet dann die Steuersignale über die entsprechenden Ausgangsklemmen zur Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung 1 und zur Bezugsspannungserzeugerschaltung 3 und zeigt mit der Anzeigeschaltung 6 den gegenwärtigen Drehmomentwert des Elektromotors 10 an. Dieser wird üblicherweise auf einem Displaybildschirm dieser Anzeigeschaltung 6 angezeigt. Die Motorenantriebsschaltung 1 ist mit einer Antriebsschaltung eines Elektromotors eines Elektromotors 10 verbunden, während eine Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 mit einer Verbindungsstelle zwischen der Stromerkennungsschaltung 2 und der Motorenantriebsschaltung 1, und eine weitere Ausgangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 – im Gegensatz zu jener, die mit dem integrierten Schaltkreis verbunden ist – mit einer Gate-Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung 1 verbunden ist. Die Bezugsspannungsausgangsklemme der Bezugsspannungserzeugerschaltung 3 ist mit der Strombegrenzungsschaltung 4 verbunden.
  • Die Motorenantriebsschaltung 1 ist auch hier mit einer Diode 11, die über einen Elektromotor 10 angeschlossen ist, und aus einem Halbleiter-Stromelement 12 (z. B. einem MOSFET-Transistor oder einem bipolaren Transistor), die zwischen dem Elektromotor 10 und der Stromerkennungsschaltung 2 angeordnet ist, aufgebaut. Ein Gate des Halbleiter-Stromelements 12 ist mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung 1 (und daher mit einer Ausgangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 and mit einer entsprechenden Ausgangsklemme der Steuerschaltung 9) verbunden.
  • Beim Schließen eines Schalters SW1 des Handwerkzeuges wird die Spannung von der Batterie oder einer anderen elektrischen Stromquelle mit der Spannungsreglerschaltung 7 geregelt, wobei die Drehmoment-Steuerschaltung (wie z. B. eine Spannungsklemme der Steuerschaltung 9) mit einer stabilen Spannung versorgt wird. In diesem Augenblick wird die Halbleiter-Stromelement 12 durch die Steuerschaltung 9 in einem ausgeschalteten Status gehalten, um den Elektromotor 10 ausgeschaltet zu halten. Gleichzeitig empfängt die Steuerschaltung 9 von der Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 ein gewünschtes Drehmomentniveau, wobei diese Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 hauptsächlich aus einem variablen Widerstand mit einem Justierelement aufgebaut ist, wobei letzteres außen auf dem Handwerkzeug freigelegt ist. Dieses gewünschte Drehmomentniveau wird mit der Anzeigeschaltung 6 angezeigt. Über die Temperatursensorschaltung 8 wird der Steuerschaltung 9 ebenfalls eine gegenwärtige Temperatur des Elektromotors 10 übertragen. Von einer internen Abbildungstabelle (hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Temperatur, Spannung, des Drehmoments und des Stroms) kann die Steuerschaltung 9 dann einen entsprechenden und passenden Bezugsspannungswert ermitteln. Die Steuerschaltung 9 weist danach die Bezugsspannungserzeugerschaltung 3 an, die Bezugsspannung für die Strombegrenzungsschaltung 4 zu erzeugen.
  • Mit der Steuerschaltung 9 wird danach das Halbleiter-Stromelement 9 eingeschaltet, um die Motorenantriebsschaltung 1 anzuleiten und um so den Elektromotor 10 in Betrieb zu nehmen. Beim Festziehen einer Schraube oder Mutter mit dem Elektromotor 10 nimmt der Widerstand zu, die Rotiergeschwindigkeit des Elektromotors 10 wird verlangsamt und der durch den Elektromotor 10 fließende Strom wird ebenfalls erhöht. Beim Fließen des Stroms durch die Stromerkennungsschaltung 2 wird eine entsprechende Spannung erzeugt und von der Strombegrenzungsschaltung 4 aufgenommen. Wnen die entsprechende Spannung die Bezugsspannung noch nicht erreicht hat bleibt das Halbleiter-Stromelement 12 eingeschaltet und der Elektromotor 10 wird weiter betrieben. Übersteigt die von der Stromerkennungsschaltung 2 erhaltene entsprechende Spannung die Bezugsspannung wird das Halbleiter-Stromelement 12 durch die Strombegrenzungsschaltung 4 ausgeschaltet. Daher wird der durch den Elektromotor 10 fließende Strom ausgeschaltet. Andererseits erzeugt die Stromerkennungsschaltung 2 keine entsprechende Spannung und die Strombegrenzungsschaltung 4 schaltet das Halbleiter-Stromelement 12 wiederum ein und der Elektromotor 10 wird ebenfalls eingeschaltet. Sofort wird die Stromerkennungsschaltung 2 durch den erhöhten Widerstand und den Strom dazu gebracht, eine entsprechende Spannung zu erzeugen, die wiederum höher als die Bezugsspannung ist. Der durch den Elektromotor 10 fließende Strom wird wiederum ausgeschaltet. Auf diese Weise wird das Halbleiter-Stromelement 12 wiederholt ein- und ausgeschaltet, wobei dadurch der durch den Elektromotor 10 fließende Strom durchschnittlich auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird.
  • Wenn der durchschnittliche Stromwert das vorbestimmte Niveau erreicht and dies durch die Steuerschaltung 9 festgestellt wird, schaltet die Steuerschaltung 9 das Halbleiter-Stromelement 12 nach einiger Zeit aus (d. h. der durchschnittliche Stromwert wird über einie bestimmte Zeitdauer auf dem vorbestimmten Niveau gehalten). Das Ausschalten des Halbleiter-Stromelements 12 mit der Steuerschaltung 9 kann durch eine mit der Impulsbreite modulierte Rechteckwelle erfolgen, dessen Breite allmählich verschmälert wird, um den negativen Effekt und den Aufschlag des Impulses des Elektromotors 10 möglichst gering zu halten, wenn der Elektromotor 10 angehalten wird. Beim vollständigen Anhalten des Elektromotors 10 würde dessen interne Impedanz auf einer Konstante gehalten, wobei die durchschnittliche Ausgangsleistung des Elektromotors 10 allgemein eine Konstante darstellen würde, wenn sich der durchschnittliche Stromwert ebenfalls auf einem vorbestimmten Niveau befindet. Auf diese Weise wird die Schraube oder Mutter mit einer gewünschten Festigkeit festgezogen.
  • Die Steuerschaltung 9 bildet daher das Herzstück der vorliegenden Ausführungsart. Diese kann daher weitere zusätzliche Merkmale anbieten. Beispielsweise kann sie über die Anzeigeschaltung 6 das vorbestimmte Drehmomentniveau, das gewünschte Drehmomentniveau nach dem Justieren, das zuletzt erreichte Drehmomentniveau oder die Durchschnittsleistung anzeigen. Die Steuerschaltung 9 kann die Batterie des Handwerkzeuges weiter schonen. Wenn beispielsweise die Spannung der Batterie auf ein bestimmtes Niveau abfällt oder die Temperatur einen bestimmten Wert übersteigt kann mit der Steuerschaltung 9 verhindert werden, dass die Einstellwerte des gewünschten Drehmomentniveaus ein angemessenes Niveau übersteigen. Um die Genauigkeit des erzeugten Drehmoments unter dem Einfluss von unterschiedlichen Variierungen der Teile zu erreichen kann die zuvor erwähnte Abbildungstabelle der Steuerschaltung 9 nach dem Zusammensetzen des Handwerkzeuges fein eingestellt werden (d. h. durch das sogenannte In-ckt-Programmieren).
  • Die 3 zeigt weiter eine zweite Ausführungsart der Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor eines Handwerkzeuges nach der vorliegenden Erfindung. Die Elemente und Effekte der dritten Ausführungsart sind dieselben wie die der ersten Ausführungsart und sollen hier daher nicht weiter beschrieben werden. Es sollen lediglich die Unterschiede erläutert werden. Wenn die Vergleichsspannung einen gewünschten Wert erreicht wird das Halbleiter-Stromelement 12 durch die Steuerschaltung 9 dazu gebracht, auf der Schaltung des Elektromotors 10 zu leiten, um den Elektromotor 10 zum Rotieren zu bringen. Der Ausgang des Elektromotors 10. Wegen dem Festziehen einer Schraube oder Mutter unterliegt der Ausgang des Elektromotors 10 einer erhöhten Impedanz, wodurch die Rotiergeschwindigkeit verlangsamt und der Strom erhöht wird. Der durch die Stromerkennungsschaltung 2 fließende Strom wird in eine Spannung umgewandelt, die zur Strombegrenzungsschaltung 4 geleitet wird. In dem Moment, wenn der Strom den Wert der Bezugsspannung nicht erreicht hat behält das Halbleiter-Stromelement 12 die Aktivierung der Leitung der Schaltung des Elektromotors 10 bei, so dass der Elektromotor 10 kontinuierlich rotiert wird. Zu der Zeit, wenn die Spannung, die dem Strom entspricht, mit der Bezugsspannung übereinstimmt oder diese übersteigt, sendet die Strombegrenzungsschaltung 4 ein Ausschaltsignal an das Gate des Halbleiter-Stromelements 12, um somit den Elektromotor 10 unverzüglich auszuschalten und so dass der durch diesen Elektromotor 10 fließende Strom reduziert oder ganz ausgeschaltet wird. Die Steuerschaltung 9 empfängt daraufhin die Nachricht, dass der Strom den voreingestellten Wert erreicht und so das Halbleiter-Stromelement 12 ebenfalls unverzüglich zum Ausschalten der Schaltung des Elektromotors 10 veranlaßt wird, so dass der erkannte Wert der Spannung mit dem Strom unterhalb der Bezugsspannung in Übereinstimmung gebracht wird. Die Strombegrenzungsschaltung 4 sendet wiederum ein Signal zum Aktivieren des Halbleiter-Stromelements 12 aus, um den Elektromotor 10 einzuschalten und um somit die Drehung des Elektromotors 10 erneut zu starten. Kurz danach steigt der Strom wegen der Impedanz und der Spannung wieder an, wobei diese Spannung wiederum der entspricht, die die Bezugsspannung erneut übersteigt, um den Betrieb des Elektromotors 10 anzuhalten. Auf diese Weise wird der Betrieb des Elektromotors 10 wegen der Steuerung durch den Bezugsspannungswert schnell und abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so dass die höchste Betriebsspannung, die durch den Elektromotor 10 fließt, auf einem voreingestellten Wert gehalten wird. Außerdem kann der Betrieb der Steuerschaltung 9, der das Halbleiter-Stromelement 12 zum Ausschalten der Motorenantriebsschaltung 1 anregt, abwechselnd mit den Methoden der Impulsbreitenmodulation (PWM) durchgeführt werden, um ein Abbrennen des Elektromotors 10 während einem Vollspannungsbetrieb wegen einer Höchstbetriebsspannung zu vermeiden, wenn mehrere Batterien verwendet werden.
  • Während einem Aufschlag beim Festziehen der Schraube/Mutter kann die Steuerschaltung 9 beim Empfangen einer Variierung des Erkennungsstromverhältnisses vom Ausgang der Strombegrenzungsschaltung 4 und der Stromerkennungsschaltung 2 feststellen, ob die Aufschlagkraft einen voreingestellten Wert erreicht. Wenn dabei festgestellt wird, dass der voreingestellte Wert erreicht wird beginnt die Steuerschaltung 9 automatisch mit dem Zählen der Zeit. Nach einer kurzen voreingestellten Wartezeit (wobei diese Wartezeit dem Zählen des Aufschlages entspricht und einen gespeicherten Zeitzählwert darstellt, der zum bedingten Starten in die Steuerschaltung 9 eingegeben wird) wird ein Ausschaltsignal zum Halbleiter-Stromelement 12 ausgegeben, um den Betrieb des Elektromotors 10 anzuhalten. Da die Impedanz fest ist und da der Strom ebenfalls auf einen bestimmten Wert fixiert ist, ist dieses Mal die endgültige durchschnittliche Ausgangsleistung vom Elektromotor 10 beinahe konstant, um die Schraube/Mutter schließlich mit dem gewünschten Aufschlag-Festziehdrehmoment festzuziehen. Durch das Justieren des in der Steuerschaltung 9 eingestellten Zeitzählwertes kann der Drehmomentwert durch Feineinstellen und Steuern präziser eingestellt werden.
  • In der 4 ist ein Schaltplan der Durchführung des in der 3 dargestellten Blockdiagramms dargestellt. Wie hier gezeigt, dient hier ein Niedrigohm-Stromwiderstand Rs als eine Stromerkennungsschaltung 2. Beim Fließen des Stroms durch die Motorenantriebsschaltung 1 und danach durch den Niedrigohm-Stromwiderstand Rs wird eine Abtastspannung Vs, die mit dem Strom übereinstimmt, erzeugt.
  • Die Bezugsspannungserzeugerschaltung 3 ist hauptsächlich aus einem Kondensator Q1 aufgebaut, dessen Basis über einen Widerstand R6 mit einer Ausgangsklemme der Steuerschaltung 9 verbunden und über einen Widerstand R7 geerdet ist. Die Emissionselektrode des Kondensators Q1 ist geerdet, während der Stromwender über einen Widerstand R5 mit einer zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 verbunden ist. Diese zweite Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 wird über einen Kondensator C3 ebenfalls geerdet, über einen Widerstand R4 mit der Systemspannung Vcc und mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung 9 verbunden.
  • Die Strombegrenzungsschaltung 4 ist aus einer ersten Rechenverstärkerschaltung 41 und aus einer zweiten Rechenverstärkerschaltung 42 aufgebaut. Die erste Rechenverstärkerschaltung 41 besteht hauptsächlich aus einem Rechenverstärker OP1, dessen negative Eingangsklemme geerdet ist, während dessen positive Eingangsklemme mit der ersten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 (und mit der Verbindungsstelle zwischen der Motorenantriebsschaltung 1 und der Stromerkennungsschaltung 2) über einen Widerstand R1 verbunden ist. Die erste Rechenverstärkerschaltung 41 besteht weiter aus einem Widerstand R2 und aus einem Kondensator C1, der zwischen der positiven Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme des Rechenverstärkers OP1 parallelverbunden ist.
  • Die zweite Rechenverstärkerschaltung 42 ist hauptsächlich aus einem Rechenverstärker OP2 aufgebaut, dessen positive Eingangsklemme über einen Widerstand R3 mit der Ausgangsklemme des Rechenverstärkers OP1 verbunden und über einen Kondensator C2 ebenfalls geerdet ist. In dieser Konfiguration wird die Abtastspannung Vs in Übereinstimmung mit dem Strom, der durch den Elektromotor 10 fließt, mit der ersten Rechenverstärkerschaltung 41 verstärkt und gefiltert, um ihn in eine zu vergleichende Spannung V1 umzuwandeln. Eine negative Eingangsklemme des Rechenverstärkers OP2 ist mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung 4 verbunden und empfängt die Bezugsspannung Vref von der Bezugsspannungserzeugerschaltung 3. Eine Ausgangsklemme des Rechenverstärkers OP2 ist über einen Widerstand R8 mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung 9 verbunden, wobei dieser wiederum über einen Widerstand R9 mit einer Basis eines Transistors Q2 verbunden ist. Die Basis dieses Transistors Q2 ist über einen Widerstand R10 ebenfalls geerdet, die Emissionselektrode ist geerdet, und der Stromwender ist mit dem Gate des Halbleiter-Stromelements 12 verbunden. In dieser Konfiguration wird die Spannung V1 mit der Bezugsspannung Vref verglichen. Falls diese Spannung V1 niedriger ist als die Bezugsspannung Vref wird eine Niedrigausgangsspannung auf die Basis des Transistors Q2 aufgetragen, der daher ausgeschaltet wird. Das Halbleiter-Stromelement 12 läßt den Strom durch den Elektromotor 10 fließen. Ist jedoch die Spannung V1 höher als die Bezugsspannung Vref wird eine Hochausgangsspannung auf die Basis des Transistors Q2 aufgetragen, der somit eingeschaltet wird. Da das Gate des Halbleiter-Stromelements 12 durch die Leitung des Transistors Q2 grundsätzlich geerdet ist, fließt kein Strom durch den Elektromotor 10. Der Elektromotor 10 wird in diesem Fall jedoch nicht sofort angehalten. Wie oben beschrieben, wird der Strom mit der Strombegrenzungsschaltung 4 über eine bestimmte Zeitdauer auf dem Niveau gehalten, wenn der durch den Elektromotor 10 fließende Strom dieses vorbestimmte Niveau erreicht hat. Wie bereits oben erwähnt, kann die Steuerschaltung 9 mit der Rechteckwelle, die mit der Impulsbreite moduliert wird, die pulse-width-modulated square wave anwenden, um das Halbleiter-Stromelement 12 allmählich auszuschalten, um den negativen Effekt, der durch das plötzliche Anhalten des Elektromotors 10 verursacht wird, vermieden werden.
  • Die Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 ist aus einem Widerstand R14 und aus einem variablen Widerstand R15 aufgebaut, die in dieser Reihe zwischen der Systemspannung Vcc und der Erde serienverbunden sind. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R14 und dem variablen Widerstand R15 ist mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung 9 verbunden. Ein Justierelement (z. B. ein Drehknauf oder ein Hebel) des variablen Widerstands R15 ist für ein leichtes Justieren außen am Handwerkzeug freigelegt. Zusammen mit der Anzeigeschaltung 6 kann mit dem Justierelement ein gewünschtes Drehmomentniveau eingestellt oder eine Kalibrierung vorgenommen werden.
  • Die Anzeigeschaltung 6 kann aus einem Flüssigkristall-Anzeigefeld aufgebaut sein, das mit einer Anzahl von Antriebstransistoren betrieben wird, wobei letztere über eine Schnittstelle mit der Steuerschaltung 9 verbunden sind. Dies ist jedoch bereits aus vorherigen bekannten Ausführungsarten bekannt und soll hier ausgelassen werden.
  • Die Spannungsreglerschaltung besteht aus einem Widerstand R16, dessen ein Ende mit einem Schalter SW1 des Handwerkzeuges und dessen anderes Ende über einen parallelverbundenen Kondensator C4 und einer Zener-Diode ZD1 (deren Anode geerdet ist) geerdet und ebenfalls mit einer Stromversorgungsklemme der Steuerschaltung 9 verbunden ist.
  • Die Temperatursensorschaltung 8 ist aus einem Widerstand R13 und aus einem Thermistor Rth aufgebaut, wobei diese dieser Reihe nach zwischen der Systemspannung Vcc und der Erde serienverbunden sind. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R13 und dem Thermistor Rth ist mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung 9 verbunden.
  • In anderen Ausführungsarten können die Drehmomentkonfigurationsschaltung 5, die Anzeigeschaltung 6 und die Steuerschaltung 9 auf einer einzigen Steuerplatine des Handwerkeugs einstückig miteinander ausgeführt sein. Die Drehmomentkonfigurationsschaltung 5 ist nicht nur auf die Anwendung mit dem variablen Widerstand und mit Drehknäufen eingeschränkt. In einigen Ausführungsarten besteht die Anzeigeschaltung 6 aus einem Tastfeld zum Eingeben des gewünschten Drehmomentniveaus, während dieses Drehmomentniveau digital mit einer Digitallogikschaltung gesteuert wird.
  • Der Schalter SW1 kann als einen üblichen EIN-/AUS-Schalter oder als einen VSR-Schalter gebildet sein. Einige Ausführungsarten sind mit einem zusätzlichen Schalter ausgestattet, mit dem die Drehrichtung des Elektromotors 10 bestimmt wird. Diese Komponenten sind bereits aus anderen Ausführungsarten bekannt, so dass auf deren Beschreibung hier verzichtet werden soll.
  • Es ist selbstverständlich, dass jedes der oben beschriebenen Elemente, oder zwei oder mehr kombiniert, ebenfalls für Methoden angewendet werden können, die sich von der oben beschriebenen Ausführungsart unterscheiden.

Claims (40)

  1. Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor eines Handwerkzeuges, aufgebaut aus: einer Motorenantriebsschaltung (1), die mit dem Elektromotor (10) verbunden ist; einer Stromerkennungsschaltung (2), die mit der Motorenantriebsschaltung (1) serienverbunden ist; einer Strombegrenzungsschaltung (4), deren erste Eingangsklemme mit einer Verbindungsstelle zwischen der Motorenantriebsschaltung (1) und der Stromerkennungsschaltung (2) verbunden ist, während eine Ausgangsklemme dieser Strombegrenzungsschaltung (4) mit einer Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist; einer Bezugsspannungserzeugerschaltung (3), die eine Bezugsspannung zur zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) liefert; und einer Drehmomentkonfigurationsschaltung (5), die mit der Bezugsspannungserzeugerschaltung (3) verbunden ist, damit die Bezugsspannung in Übereinstimmung mit einem gewünschten Drehmomentniveau erzeugt wird.
  2. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorenantriebsschaltung (1) aus einer Diode besteht, die mit dem Elektromotor (10) parallelgeschaltet ist, während ein Halbleiter-Stromelement (12) mit diesem Elektromotor (10) serienverbunden ist; ein Gate dieses Halbleiter-Stromelements (12) mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist; und dieses Halbleiter-Stromelement (12) mit der Stromerkennungsschaltung (2) serienverbunden ist.
  3. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsspannungserzeugerschaltung (3) und die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) aus einem Widerstand (R14) und einem variablen Widerstand (R15) aufgebaut sind, die in dieser Reihe zwischen einer Systemspannung der Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) und der Erde serienverbunden sind, wobei die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen (R14) und (R15) mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist.
  4. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Widerstand (R15) mit einem Drehknauf eingestellt wird.
  5. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Widerstand R15 mit einem Hebel eingestellt wird.
  6. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerkennungsschaltung (2) als einen Niedrigohm-Stromwiderstand funktioniert.
  7. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 2 oder den Ansprüchen 3 bis 6, soweit sie sich auf Anspruch 2 rückbeziehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Stromelement (12) als einen MOSFET-Transistor gebildet ist.
  8. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 2 oder den Ansprüchen 3 bis 6, soweit sie sich auf Anspruch 2 rückbeziehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Stromelement (12) als einen bipolaren Transistor gebildet ist.
  9. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (4) aus einer ersten Rechenverstärkerschaltung (41) und einer zweiten Rechenverstärkerschaltung (42) aufgebaut ist, wobei die erste Rechenverstärkerschaltung (41) aus einem Rechenverstärker (OP1) besteht, dessen negative Eingangsklemme geerdet ist, während dessen positive Eingangsklemme mit der ersten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) und über einen parallelverbundenen Widerstand (R2) und über einen Kondensator (C1) mit einer Ausgangsklemme dieses ersten Rechenverstärkers (OP1) verbunden ist; Verbindungsstelle zwischen der Motorenantriebsschaltung 1 und der Stromerkennungsschaltung (2) über einen Widerstand R1 verbunden ist; die zweite Rechenverstärkerschaltung (42) aus einem zweiten Rechenverstärker (OP2) besteht, wobei eine positive Eingangsklemme dieses zweiten Rechenverstärkers (OP2) mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand (R3) und dem Kondensator (C2) verbunden ist, während die negative Eingangsklemme mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist.
  10. Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor eines Handwerkzeuges, aufgebaut aus: einer Motorenantriebsschaltung (1), die mit dem Elektromotor (10) verbunden ist; einer Stromerkennungsschaltung (2), die mit der Motorenantriebsschaltung (1) serienverbunden ist; einer Strombegrenzungsschaltung (4), deren erste Eingangsklemme mit einer Verbindungsstelle zwischen der Motorenantriebsschaltung (1) und der Stromerkennungsschaltung (2) verbunden ist, während eine Ausgangsklemme dieser Strombegrenzungsschaltung (4) mit einer Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist; einer Bezugsspannungserzeugerschaltung (3), die eine Bezugsspannung zur zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) liefert; einer Drehmomentkonfigurationsschaltung (5); einer Anzeigeschaltung (6); einer Steuerschaltung (9), die mit mehreren Eingangsklemmen ausgestattet ist, die mit der Bezugsspannungserzeugerschaltung (3), der Strombegrenzungsschaltung (4) bzw. mit der Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) verbunden sind, wobei die Steuerschaltung (9) weiter mit mehreren Ausgangsklemmen gebildet ist, die mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1), der Bezugsspannungserzeugerschaltung (3) bzw. mit der Anzeigeschaltung (6) verbunden sind; und einer Spannungsreglerschaltung (7), die für die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) eine Systemspannung erzeugt und liefert.
  11. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorenantriebsschaltung (1) mit einer Diode versehen ist, die mit dem Elektromotor (10) parallelverbunden ist, während ein Halbleiter-Stromelement (12) mit dem Elektromotor (10) serienverbunden ist; ein Gate dieses Halbleiter-Stromelements (12) mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist; und dieses Halbleiter-Stromelement (12) weiter mit der Stromerkennungsschaltung (2) serienverbunden ist.
  12. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) mit einem variablen Widerstand (R15) aufgebaut ist, der mit einem Drehknauf justiert werden kann, wobei dieser Drehknau außen auf dem Handwerkzeug freigelegt ist.
  13. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerkennungsschaltung (2) als einen Niedrigohm-Stromwiderstand funktioniert.
  14. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5), die Anzeigeschaltung (6) und die Steuerschaltung (9) auf einer einzigen Steuerplatine des Handwerkzeuges einstückig miteinander gebildet sind.
  15. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5), digital über eine Digitallogikschaltung gesteuert wird.
  16. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeschaltung (6) mit einem Tastfeld zum Steuern der Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) aufgebaut ist.
  17. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsspannungserzeugerschaltung (3) aus einem Transistor Q1 aufgebaut ist, dessen Basis über einen Widerstand (R6) mit einer Ausgangsklemme der Steuerschaltung (9) und über einen Widerstand (R7) geerdet ist; die Emissionselektrode dieses Transistors (Q1) geerdet ist; der Stromwender dieses Transistors (Q1) über einen Widerstand (R5) mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist; diese zweite Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) über einen Kondensator (C3) geerdet ist, über einen Widerstand (R4) mit der Systemspannung und mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung (9) verbunden ist.
  18. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) aus einem Widerstand (R14) und aus einem variablen Widerstand (R15) aufgebaut ist, wobei diese letzten beiden in dieser Reihe nach zwischen der Systemspannung und der Erde serienverbunden sind, während die Verbindungsstelle zwischen diesem Widerstand (R14) und dem variablen Widerstand (R15) mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung (9) verbunden ist.
  19. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeschaltung (6) aus einem Flüssigkristall-Anzeigefeld aufgebaut ist, das mit einer Anzahl von Antriebstransistoren betrieben wird, die über eine Schnittstelle mit der Steuerschaltung (9) verbunden sind.
  20. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsreglerschaltung (7) aus einem Widerstand (R16) aufgebaut ist, dessen ein Ende mit einem Schalter (SW1) des Handwerkzeuges verbunden, während dessen anderes Ende über einen parallelverbundenen Kondensator (C4) und einer Zener-Diode (ZD1) (deren Anode geerdet ist) geerdet und ebenfalls mit einer Stromversorgungsklemme der Steuerschaltung (9) verbunden ist.
  21. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (4) aus einer ersten Rechenverstärkerschaltung (41) und aus einer zweiten Rechenverstärkerschaltung (42) aufgebaut ist; die erste Rechenverstärkerschaltung (41) aus einem Rechenverstärker (OP1) besteht, dessen negative Eingangsklemme geerdet ist, während dessen positive Eingangsklemme über einen Widerstand (R1) mit der ersten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) und über einen parallelverbundenen Widerstand (R2) und einen Kondensator (C1) mit einer Ausgangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist; diese Ausgangsklemme des ersten Rechenverstärkers (OP1) über einen serienverbundenen Widerstand (R3) und einen Kondensator (C2) in dieser Reihe geerdet ist; die zweite Rechenverstärkerschaltung (42) aus einem zweiten Rechenverstärker (OP2) aufgebaut ist, dessen positive Eingangsklemme über einen Widerstand (R3) mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand (R3) und dem Kondensator (C2) verbunden ist, während die negative Eingangsklemme mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist; eine Ausgangsklemme dieses zweiten Rechenverstärkers (OP2) mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung (9) über einen Widerstand (R8) verbunden ist, wobei dieser Widerstand (R8) über einen Widerstand (R9) wiederum mit der Basis eines Transistors (Q2) verbunden ist; diese Basis des Transistors (Q2) über einen Widerstand (R10) geerdet ist; die Emissionselektrode dieses Transistors (Q2) geerdet ist; und der Stromwender dieses Transistors (Q2) mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist.
  22. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Stromelement (12) als einen MOSFET-Transistor gebildet ist.
  23. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Stromelement (12) als einen bipolaren Transistor gebildet ist.
  24. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (9) der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) ein mit der Impulsbreite moduliertes Signal zuführt, wenn diese Motorenantriebsschaltung (1) ausgeschaltet wird.
  25. Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor eines Handwerkzeuges, aufgebaut aus: einer Motorenantriebsschaltung (1), die mit dem Elektromotor (10) verbunden ist; einer Stromerkennungsschaltung (2), die mit der Motorenantriebsschaltung (1) serienverbunden ist; einer Strombegrenzungsschaltung (4), deren erste Eingangsklemme mit einer Verbindungsstelle zwischen der Motorenantriebsschaltung (1) und der Stromerkennungsschaltung (2) verbunden ist, während eine Ausgangsklemme dieser Strombegrenzungsschaltung (4) mit einer Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist; einer Bezugsspannungserzeugerschaltung (3), die eine Bezugsspannung zur zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) liefert; und einer Drehmomentkonfigurationsschaltung (5); einer Temperatursensorschaltung (8); einer Anzeigeschaltung (6); einer Steuerschaltung (9), die mit mehreren Eingangsklemmen ausgestattet ist, die mit der Bezugsspannungserzeugerschaltung (3), der Temperatursensorschaltung (8) bzw. mit der Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) verbunden sind, wobei die Steuerschaltung (9) weiter mit mehreren Ausgangsklemmen gebildet ist, die mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1), der Bezugsspannungserzeugerschaltung (3) bzw. mit der Anzeigeschaltung (6) verbunden sind; und einer Spannungsreglerschaltung (7), die für die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) eine Systemspannung erzeugt und liefert.
  26. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorenantriebsschaltung (1) mit einer Diode versehen ist, die mit dem Elektromotor (10) parallelverbunden ist, während ein Halbleiter-Stromelement (12) mit dem Elektromotor (10) serienverbunden ist; ein Gate dieses Halbleiter-Stromelements (12) mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist; und dieses Halbleiter-Stromelement (12) weiter mit der Stromerkennungsschaltung (2) serienverbunden ist.
  27. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) mit einem variablen Widerstand (R15) aufgebaut ist, der mit einem Drehknauf justiert werden kann, wobei dieser Drehknau außen auf dem Handwerkzeug freigelegt ist.
  28. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerkennungsschaltung (2) als einen Niedrigohm-Stromwiderstand funktioniert.
  29. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5), die Anzeigeschaltung (6) und die Steuerschaltung (9) auf einer einzigen Steuerplatine des Handwerkzeuges einstückig miteinander gebildet sind.
  30. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5), digital über eine Digitallogikschaltung gesteuert wird.
  31. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeschaltung (6) mit einem Tastfeld zum Steuern der Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) aufgebaut ist.
  32. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsspannungserzeugerschaltung (3) aus einem Transistor Q1 aufgebaut ist, dessen Basis über einen Widerstand (R6) mit einer Ausgangsklemme der Steuerschaltung (9) und über einen Widerstand (R7) geerdet ist; die Emissionselektrode dieses Transistors (Q1) geerdet ist; der Stromwender dieses Transistors (Q1) über einen Widerstand (R5) mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist; diese zweite Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) über einen Kondensator (C3) geerdet ist, über einen Widerstand (R4) mit der Systemspannung und mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung (9) verbunden ist.
  33. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentkonfigurationsschaltung (5) aus einem Widerstand (R14) und aus einem variablen Widerstand (R15) aufgebaut ist, wobei diese letzten beiden in dieser Reihe nach zwischen der Systemspannung und der Erde serienverbunden sind, während die Verbindungsstelle zwischen diesem Widerstand (R14) und dem variablen Widerstand (R15) mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung (9) verbunden ist.
  34. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeschaltung (6) aus einem Flüssigkristall-Anzeigefeld aufgebaut ist, das mit einer Anzahl von Antriebstransistoren betrieben wird, die über eine Schnittstelle mit der Steuerschaltung (9) verbunden sind.
  35. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsreglerschaltung (7) aus einem Widerstand (R16) aufgebaut ist, dessen ein Ende mit einem Schalter (SW1) des Handwerkzeuges verbunden, während dessen anderes Ende über einen parallelverbundenen Kondensator (C4) und einer Zener-Diode (ZD1) (deren Anode geerdet ist) geerdet und ebenfalls mit einer Stromversorgungsklemme der Steuerschaltung (9) verbunden ist.
  36. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensorschaltung (8) aus einem Widerstand (R13) und aus einem Thermistor (Rth) aufgebaut ist, die dieser Riehe nach mit der Systemspannung und mit Erde serienverbunden sind, wobei die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand (R13) und dem Thermistor (Rth) mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung (9) verbunden ist.
  37. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzungsschaltung (4) aus einer ersten Rechenverstärkerschaltung (41) und aus einer zweiten Rechenverstärkerschaltung (42) aufgebaut ist; die erste Rechenverstärkerschaltung (41) aus einem Rechenverstärker (OP1) besteht, dessen negative Eingangsklemme geerdet ist, während dessen positive Eingangsklemme über einen Widerstand (R1) mit der ersten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) und über einen parallelverbundenen Widerstand (R2) und einen Kondensator (C1) mit einer Ausgangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist; diese Ausgangsklemme des ersten Rechenverstärkers (OP1) über einen serienverbundenen Widerstand (R3) und einen Kondensator (C2) in dieser Reihe geerdet ist; die zweite Rechenverstärkerschaltung (42) aus einem zweiten Rechenverstärker (OP2) aufgebaut ist, dessen positive Eingangsklemme über einen Widerstand (R3) mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand (R3) und dem Kondensator (C2) verbunden ist, während die negative Eingangsklemme mit der zweiten Eingangsklemme der Strombegrenzungsschaltung (4) verbunden ist; eine Ausgangsklemme dieses zweiten Rechenverstärkers (OP2) mit einer Eingangsklemme der Steuerschaltung (9) über einen Widerstand (R8) verbunden ist, wobei dieser Widerstand (R8) über einen Widerstand (R9) wiederum mit der Basis eines Transistors (Q2) verbunden ist; diese Basis des Transistors (Q2) über einen Widerstand (R10) geerdet ist; die Emissionselektrode dieses Transistors (Q2) geerdet ist; und der Stromwender dieses Transistors (Q2) mit der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) verbunden ist.
  38. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Stromelement (12) als einen MOSFET-Transistor gebildet ist.
  39. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Stromelement (12) als einen bipolaren Transistor gebildet ist.
  40. Die Drehmoment-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (9) der Steuerungsklemme der Motorenantriebsschaltung (1) ein mit der Impulsbreite moduliertes Signal zuführt, wenn diese Motorenantriebsschaltung (1) ausgeschaltet wird.
DE200910029977 2009-06-23 2009-06-23 Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor Withdrawn DE102009029977A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910029977 DE102009029977A1 (de) 2009-06-23 2009-06-23 Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910029977 DE102009029977A1 (de) 2009-06-23 2009-06-23 Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009029977A1 true DE102009029977A1 (de) 2010-12-30

Family

ID=43217736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910029977 Withdrawn DE102009029977A1 (de) 2009-06-23 2009-06-23 Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009029977A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3140179C2 (de) * 1981-10-08 1985-11-21 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Schaltung zur lastunabhängigen Drehzahlsteuerung
DE3501947C2 (de) * 1985-01-22 1988-06-09 Apag Elektronik Ag, Duebendorf, Zuerich, Ch
DE3836516A1 (de) * 1987-10-27 1989-05-11 Eaton Corp Gleichstrommotor-geschwindigkeitssteuerung mit schutzvorrichtung
US5309077A (en) * 1991-09-27 1994-05-03 Gold Star Co., Ltd. Apparatus and method for loading a cassette tape in a video equipment
DE19632235A1 (de) * 1995-08-11 1997-02-13 Samsung Electronics Co Ltd Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern eines übermäßigen Stromflusses in einem Motor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3140179C2 (de) * 1981-10-08 1985-11-21 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Schaltung zur lastunabhängigen Drehzahlsteuerung
DE3501947C2 (de) * 1985-01-22 1988-06-09 Apag Elektronik Ag, Duebendorf, Zuerich, Ch
DE3836516A1 (de) * 1987-10-27 1989-05-11 Eaton Corp Gleichstrommotor-geschwindigkeitssteuerung mit schutzvorrichtung
US5309077A (en) * 1991-09-27 1994-05-03 Gold Star Co., Ltd. Apparatus and method for loading a cassette tape in a video equipment
DE19632235A1 (de) * 1995-08-11 1997-02-13 Samsung Electronics Co Ltd Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern eines übermäßigen Stromflusses in einem Motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012109745B4 (de) Schaltungsanordnung
EP3417305B1 (de) Batteriesensor, verfahren zum kalibrieren eines messwiderstands und verwendung
DE10245098A1 (de) Elektrische Hilfsquellenvorrichtung und Lastbetriebsvorrichtung
EP2474089B1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung zur sensorlosen motorlasterfassung und zur lastwertabhängigen motorstromregelung bei schrittmotoren
DE102005040060A1 (de) Stromsteuervorrichtung für elektrische Last
DE102006048576A1 (de) Motorsteuervorrichtung
DE102010030866A1 (de) Multiphasen DC/DC Aufwärtswandler
DE10351843B4 (de) Verfahren und elektrische Schaltungen zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters
DE102016109039A1 (de) Elektrische Vorrichtung, insbesondere Heizer, sowie Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Vorrichtung
EP0419943A2 (de) Leistungs-Steuereinheit
EP1626488A2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung des Stroms in einem elektrischen Gerät
DE69614659T2 (de) Schaltung mit Überstromschutz für Leistungstransistoren
DE3630830A1 (de) Regelgeraet zum steuern von motorischen antrieben
DE19963384C2 (de) Schaltungsanordnung zur Überwachung eines zum Steuern einer Last vorgesehenen elektronischen Schalters
DE102004010394B4 (de) Strom-Controller für induktive Last
DE102020124345A1 (de) System und Verfahren zum Überwachen eines Schaltnetzteils
DE102009029977A1 (de) Eine Drehmoment-Steuerschaltung für einen Elektromotor
DE102019210566A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines durch eine PWM-angesteuerte induktive Last fließenden Stromes
EP0098460B1 (de) Regelvorrichtung für ein elektrisches Stellglied
DE2847765C2 (de) Schaltungsanordnung zum Schutz eines Antriebsmotors vor Überlastung, insbesondere für ein zahnärztliches Arbeitsgerät
DE102010024128A1 (de) Wechselspannungssteller
DE3144350C2 (de) Schaltungsanordnung zur elektronischen Drehzahleinstellung eines Elektromotors für einen Handbohrer oder Handschrauber
DE3702947C2 (de) Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102014108775B4 (de) Tiefsetzer sowie LED-Einrichtung, insbesondere LED-Scheinwerfer oder LED-Signallicht, mit einem solchen Tiefsetzer
EP1715573A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20150101