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Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug mit einer Netzspannungsversorgung und mit einer elektrischen Vorrichtung, aufweisend ein Netzteil und eine Mikrorechnervorrichtung mit einem Funktionsmodul.
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Stand der Technik
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Für elektrische Geräte, die über eine elektrische Wechselspannung mittels Phasenanschnittsteuerung versorgt werden, stellt das Synchronisationssignal ein digitales Abbild der Wechselspannungssignals dar, und ist somit ein wichtiges Signal, weil es einen Takt für die Generierung und Verarbeitung weiterer Signale der elektrischen Geräte vorgibt.
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Es ist bereits bekannt, dass eine Elektronik derartiger Geräte bei zu niedriger elektrischer Versorgungsspannung in einen sicheren Zustand gebracht werden kann. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein sogenanntes Brown-out Modul verwendet werden, das in einigen Mikrocontrollern integriert ist. Nachteiligerweise lassen sich die genannten Module in der Regel aber nicht frei konfigurieren, wodurch eine zu überwachende Schwellenspannung mit den genannten Modulen meist nicht, nur sehr grob, oder abhängig von der Spannungsversorgung einstellbar ist. Sie schalten den Mikrocontroller normalerweise in einen Reset-Zustand, sodass der Mikrocontroller danach nicht mehr sinnvoll reagieren kann.
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Bekannt ist auch eine Schaltung, die am Master-Clear-Anschluss einen Reset des Mikrocontrollers auslöst. Die genannte Schaltung wird extern realisiert und bedeutet dadurch Platzbedarf und Kosten.
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Bekannt ist ferner ein internes Modul eines Mikrocontrollers, welches eine Überwachung einer elektrischen Versorgungsspannung des Mikrocontrollers realisiert. Beschrieben ist ein derartiges Modul beispielsweise in der Application Note AN1072 „Measuring VDD Using the. 0.6 V Reference” von Microchip Technology Inc.
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Aus der
DE 102 97 753 B4 ist weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Mikrorechnervorrichtung bekannt, das die folgenden Schritte aufweist:
- a) Bereitstellen einer elektrischen Referenzspannung, die von einer elektrischen Versorgungsspannung unabhängig ist;
- b) Kontinuierliches Vergleichen eines definierten Pegels der Referenzspannung mit der elektrischen Versorgungsspannung; und
- c) Ausführen einer definierten Operation durch die Mikrorechnervorrichtung für wenigstens ein definiertes Verhältnis zwischen dem Pegel der Referenzspannung und der Versorgungsspannung, wobei zum Ausführen der Schritte
- a) und b) ein Funktionsmodul der Mikrorechnervorrichtung verwendet wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mikrorechnervorrichtung in einem Elektrowerkzeug bereit zu stellen, die als frei konfigurierbares Modul die Sicherheit des Betriebs des Elektrowerkzeugs bei geringem Bauraumbedarf erhöht.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Elektrowerkzeug mit einer Netzspannungsversorgung und mit einer elektrischen Vorrichtung, aufweisend ein Netzteil und eine Mikrorechnervorrichtung mit einem Funktionsmodul, dadurch gekennzeichnet, dass
- a. das Funktionsmodul eine elektrische Referenzspannung bereit stellt, die von einer durch das Netzteil erzeugten elektrischen Versorgungsspannung unabhängig ist;
- b. das Funktionsmodul einen definierten Pegel der Referenzspannung kontinuierlich mit der elektrischen Versorgungsspannung vergleicht;
- c. die Mikrorechnervorrichtung die elektrische Vorrichtung in einen Stand-By-Zustand für wenigstens ein definiertes Verhältnis zwischen einem Pegel der Referenzspannung und der Versorgungsspannung schaltet, und
- d. die Mikrorechnervorrichtung bei Wiederereichen des vorgesehenen Niveaus der Versorgungsspannung ein Zurückstellen des Stand-By-Zustands in einen Normalbetrieb der elektrischen Vorrichtung bewirkt
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Der Einsatz der erfindungsgemäßen elektrischen Vorrichtung in einem Elektrowerkzeug stellt einen besonders nützlichen Anwendungsfall dar, weil hier üblicherweise eine Vielzahl von peripheren elektronischen Elementen und Baugruppen vorhanden ist, die für den Gesamtbetrieb des Elektrowerkzeugs ein ausreichend hohes elektrisches Spannungsniveau erfordern. Vorteilhaft kann zu diesem Zweck ein internes Funktionsmodul einer Mikrorechnervorrichtung verwendet werden, wodurch sich externe Beschaltungsmaßnahmen und damit Platz und Kosten einsparen lassen.
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Durch die Tatsache, dass die Referenzspannung von der Versorgungsspannung im Wesentlichen unabhängig ist, ändert sich die Referenzspannung bei sich ändernder Versorgungsspannung nicht. Da aber die Versorgungsspannung der Mikrorechnervorrichtung oftmals auch die elektrische Versorgungsspannung der peripheren Elemente und Baugruppen der elektrischen Vorrichtung darstellt, kann für die genannten Elemente ein elektrisches Spannungsniveau vorab definiert werden, das für eine ordnungsgemäße Funktionalität mindestens erforderlich ist. Vorteilhaft kann auf diese Art und Weise ein definierter Betrieb der peripheren Elemente mittels einer von der Mikrorechnervorrichtung bereitgestellten Spannungsüberwachung bereitgestellt werden. Das interne Funktionsmodul der Mikrorechnervorrichtung stellt auf diese Weise eine nützliche Funktionalität für die erfindungsgemäße Spannungsüberwachung bereit. Bei bestimmten Verhältnissen zwischen der Referenzspannung und der Versorgungsspannung können jeweils zugeordnete, definierte Operationen der Mikrorechnervorrichtung sehr flexibel ausgelegt werden, die zum Beispiel auch ein Zurückführen der elektrischen Vorrichtungen in den Normalbetrieb vorsieht.
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Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs sieht vor, dass das Ausführen der definierten Operation erfolgt, wenn die Versorgungsspannung einen definierten Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann als Reaktion auf ein Unterschreiten eines grenzwertigen Spannungswerts eine definierte Aktion durch die Mikrorechnervorrichtung veranlasst werden, wodurch unvorhersehbare Auswirkungen durch den zu niedrigen Spannungswert vermieden werden können.
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Dadurch, dass der definierte Zustand ein Stand-By-Zustand ist, kann bei Unterschreiten des vordefinierten Schwellwerts der elektrischen Versorgungsspannung ein nützlicher Betriebszustand realisiert werden, in welchem die elektrische Vorrichtung in definierter Weise aus einem Normalbetrieb herausgenommen ist und in den sie auf einfache Weise mittels der Mikrorechnervorrichtung wieder zurückgeführt werden kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs sieht vor, dass die Mikrorechnervorrichtung ein Steuersignal an eine elektronische Einrichtung des Elektrowerkzeugs ausgibt, wobei der Schwellenwert der Mikrorechnervorrichtung nach einem Erfordernis der elektronischen Einrichtung hinsichtlich ihrer Spannungsversorgung ausgelegt ist. Auf diese Art und Weise ist die Versorgungsspannung vorteilhaft an ein energiemäßiges Erfordernis der elektronischen Einrichtung angepasst. Dadurch ist es möglich, diejenige elektronische Einrichtung bzw. Funktionsgruppe auszuwählen, die als gewissermaßen „schwächstes Glied” am meisten auf ein exaktes Einhalten eines vorgegebenen elektrischen Spannungsversorgungsniveaus angewiesen ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass die elektronische Einrichtung zur Erzeugung eines Synchronisationssignals vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine Art von elektronischer Einrichtung deaktiviert, die bei einer nicht ordnungsgemäßen Funktionsweise besonders unvorhersehbare Einflüsse auf die gesamte Elektronik hat. Somit ist auf diese Weise vorteilhaft ein im Wesentlichen dauernder, ordnungsgemäßer und definierter Betrieb der elektrischen Vorrichtung unterstützt, unabhängig von jeglichen Schwankungen der elektrischen Versorgungsspannung.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von zwei Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstan der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung, sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren. Die Figuren sind vor allem dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Vorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Vorrichtung 20. Man erkennt, dass die elektrische Vorrichtung 20 einen ersten Anschluss 22 und einen zweiten Anschluss 23 aufweist, über die die elektrische Vorrichtung 20 an eine elektrische Wechselspannung UN, beispielsweise 110 V oder 220 V mit 50 Hz oder 60 Hz, anschließbar ist. Die elektrische Vorrichtung 20 umfasst ferner ein Netzteil 21, welches die elektrische Netzspannung UN in eine elektrische Versorgungsspannung U mit einem Pegel von beispielsweise 5 V Gleichspannung transformiert. Unter Umständen kann es sein, dass das Netzteil 21 bei sich ändernden Netzbedingungen variable Spannungsniveaus generiert, so dass nachteilig nicht immer, wie erwünscht, konstant 5 V am Ausgang des Netzteils 21 zur Verfügung stehen.
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Mit der elektrischen Versorgungsspannung U wird eine Mikrorechnervorrichtung 10 (z. B. ein Mikrocontroller, Mikroprozessor, usw.) und eine elektronische Einrichtung 24 energiemäßig versorgt. Die elektronische Einrichtung 24 kann beispielsweise als eine Einrichtung zur Erzeugung eines Synchronisationssignals für die elektrische Vorrichtung 20 ausgebildet sein. Nicht dargestellt sind weitere Baugruppen der elektrischen Vorrichtung 20, die ebenfalls über die elektrische Versorgungsspannung U versorgt werden. Ein Unterschreiten eines Pegels der elektrischen Versorgungsspannung U kann aufgrund einer Fehlfunktion der elektronischen Einrichtung 24 einen unerwünschten, undefinierten Betrieb der gesamten elektrischen Vorrichtung 20 nach sich ziehen. Die elektrische Vorrichtung 20 ist als eine Elektronik eines Elektrowerkzeuges ausgebildet, welches in der Regel eine Vielzahl peripherer Module aufweist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Funktionsmodul 11, welches innerhalb der Mikrorechnervorrichtung 10 angeordnet ist, eine elektrische Referenzspannung UREF bereitstellt, die einen Schwellwert für die Versorgungsspannung U bildet und die an spannungsmäßige Erfordernisse der elektronischen Einrichtung 24 angepasst ist. Kontinuierlich, z. B. getaktet in Abständen von Taktzyklen der Mikrorechnervorrichtung 10, wird ein Verhältnis zwischen der Referenzspannung UREF und der Versorgungsspannung U ermittelt, wobei im Falle, dass die Versorgungsspannung U einen vordefinierten Schwellenwert US unterschreitet, eine vordefinierte Operation durch die Mikrorechnervorrichtung 10 ausgeführt wird. Dabei kann z. B. ein definiertes Stell- bzw. Steuersignal an die elektronische Einrichtung 24 ausgegeben werden. Als Folge kann beispielsweise die elektronische Einrichtung 24, die als eine Einrichtung zur Erzeugung des Synchronisationssignals ausgebildet ist, deaktiviert werden, wodurch keine weiteren Synchronisationssignale mehr ausgegeben werden.
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Vorteilhaft hängt die Referenzspannung UREF der Mikrorechnervorrichtung 10 nicht von einem Pegel der elektrischen Versorgungsspannung U ab, so dass die genannte Referenzspannung UREF stets im Wesentlichen unverändert generiert wird, unabhängig von allen relevanten Spannungsschwankungen der elektrischen Versorgungsspannung U, die, wie oben erwähnt, am Netzteil 21 auftreten können.
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Bevorzugt wird ein Schwellenwert US der Versorgungsspannung U derart festgelegt bzw. definiert, dass zumindest bei Einhaltung des genannten Schwellenwerts US der Versorgungsspannung U alle Funktionsgruppen inklusive der elektronischen Einrichtung 24 der elektrischen Vorrichtung 20 noch sicher funktionieren und dadurch ein störungsfreier Normalbetrieb der elektrischen Vorrichtung 20 gewährleistet ist. Der Schwellenwert US wird daher normalerweise geringfügig über der genannten Funktionsschwelle für die elektronische Einrichtung 24 festgelegt, z. B. programmtechnisch in ein Softwareprogramm für die Mikrorechnervorrichtung 10 eingegeben.
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Die elektrische Vorrichtung 20 kann verschiedene periphere Baugruppen bzw. Elemente umfassen, die ein sicheres Funktionieren des Elektrowerkzeugs sicherstellen.
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Der genannte Schwellenwert US wird also vorab derart definiert, dass alle vorhandenen Funktionsgruppen der Elektronik des Elektrowerkzeugs einwandfrei funktionieren, die genannte Referenzspannung UREF wird einmalig eingestellt.
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Mittels der Erfindung ist es vorteilhaft möglich, bei einem Unterschreiten der elektrischen Versorgungsspannung U unter den Schwellenwert US die Elektronik in einen sicheren, definierten Zustand (beispielsweise ein Stand-by Zustand) zu versetzen und dadurch eine permanent definierte Betriebsweise des Elektrowerkzeugs sicherzustellen. Unter Zustand kann vorzugsweise ein Zustand eines Zustandsautomaten verstanden werden, d. h. ein in Software implementierter Zustand, der dann z. B. eine Ansteuerung eines Motors deaktiviert.
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Vorzugsweise werden die Ablaufschritte der Mikrorechnervorrichtung 10 per Software implementiert, wobei auf diese Weise ein einfaches Einstellen des Schwellenwertes US der Versorgungsspannung U bzw. des Pegels P der Referenzspannung UREF möglich ist. Ein einfaches Abändern der jeweils durchzuführenden definierten Operationen bei Erreichen eines definierten Verhältnisses zwischen der Referenzspannung UREF und der Versorgungsspannung U ist damit möglich. Vorteilhaft kann bei Wiedererreichen des vorgesehenen Niveaus der Versorgungsspannung U ein Zurückstellen des Stand-By-Betriebs in einen Normalbetrieb der elektrischen Vorrichtung 20 realisiert werden.
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Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung eine elektrische Vorrichtung für ein Elektrowerkzeug vorgeschlagen, die bei zu niedriger Versorgungsspannung in einen sicheren definierten Zustand versetzt werden kann. Dies erfolgt vorteilhaft zu einem Zeitpunkt, bevor eine unvorhersehbare Funktionalität einer elektronischen Einrichtung einen fehlerhaften Betrieb der elektrischen Vorrichtung bewirkt. Vorteilhaft kann zu diesem Zweck ein internes Funktionsmodul einer Mikrorechnervorrichtung verwendet werden, wodurch sich vorteilhaft externe Beschaltungsmaßnahmen und damit Platz und Kosten einsparen lassen. Aufgrund einer Implementierung in Software können bei bestimmten Verhältnissen zwischen einer Referenzspannung UREF und der Versorgungsspannung U jeweils zugeordnete definierte Operationen der Mikrorechnervorrichtung sehr flexibel ausgelegt werden, die zum Beispiel auch ein Zurückführen der elektrischen Vorrichtungen in den Normalbetrieb vorsieht.
