DE1563542C

DE1563542C - Arrangement for speed control of a handheld electrical device driving the direct current shunt motor

Info

Publication number: DE1563542C
Authority: DE
Inventors: Pierre Guise Gladieux (Frankreich)
Original assignee: Micro Mega SA
Current assignee: Micro Mega SA
Publication date: 1972-04-20

Description

Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung eines ein elektrisches Handgerät antreibenden Gleichstromnebenschlußmotors sowie zur gleichzeitigen Steuerung von zu diesem Handgerät gehörenden Hilfseinrichtungen, mit einer aus einer Gleichstromquelle gespeisten und für einen vorgebbaren Betriebsbereich des Motors abgleichbaren Wheatstoneschen Brücke, deren einer Zweig vom Motorankerstrom durchflossen wird und deren Diagonalspannung ein die Motorankerspannung veränderndes Stellglied steuert, wobei der Motorankerstromkreis vom Anker des Motors, der Gleichstromquelle, dem vom Ankerstrom durchflossenen Brückenzweig, dem die Ankerspannung verändernden Stellglied und einem bei Überschreiten eines bestimmten Motorankerstroms ansprechenden Meßglied zur Steuerung der Stellglieder für die Hilfseinrichtungen gebildet ist, und ein Brückenzweig eine feste Bezugsspannung vorgibt. The main patent relates to an arrangement for controlling the speed of an electric hand-held device driving DC shunt motor as well as for the simultaneous control of this Auxiliary equipment belonging to the hand-held device, with one fed from a direct current source and for one specifiable operating range of the engine adjustable Wheatstone bridge, one branch of which is traversed by the motor armature current and its diagonal voltage changes the motor armature voltage Actuator controls, the motor armature circuit from the armature of the motor, the direct current source, the bridge branch through which the armature current flows and which changes the armature voltage Actuator and a measuring element which responds when a certain motor armature current is exceeded Control of the actuators for the auxiliary equipment is formed, and a bridge branch specifies a fixed reference voltage.

Als Gleichstromnebenschlußmotoren werden hierbei vorzugsweise Kleinmotoren verwendet, die jedoch gegenüber einem zu raschen Anlauf oder gegenüber einer zu schnellen Umkehrung der Drehrichtung ziemlich empfindlich sind. Sobald diese Motoren ihre volle Nennspannung erhalten, entsteht ein Einschaltstrom, dessen Stärke den fünffachen Wert des Motornennstroms oder einen noch höheren Wert erreichen kann. Auch bei einer plötzlichen Umkehrung der Betriebsspannung entsteht ein Ankerstrom in derselben Größenordnung. Dieser starke Ankerstrom kann insbesondere bei denjenigen Kleinmotoren, bei welchen das Ständerfeld durch Dauermagnete erzeugt wird, einen Verlust an Magnetisierung dieser Dauermagnete zur Folge haben, was eine Vergrößerung der Drehzahl, eine Erhöhung des Stromverbrauches und die Gefahr eines Bruches einer die Motorwelle mit dem Verbraucher verbindenden Kupplung einschließt. Small motors are preferably used here as DC shunt motors, but they are compared to a too rapid start-up or a too rapid reversal of the direction of rotation are quite sensitive. As soon as these motors receive their full rated voltage, an inrush current occurs, whose strength reaches five times the value of the rated motor current or an even higher value can. Even with a sudden reversal of the operating voltage, an armature current arises in the same Magnitude. This strong armature current can be especially in those small motors which the stator field is generated by permanent magnets, a loss of magnetization of these permanent magnets result in an increase in speed, an increase in power consumption and includes the risk of breakage of a coupling connecting the motor shaft to the consumer.

Bei Gleichstrommotoren mit einstellbarer Drehzahl ist es bereits bekannt, eine beim Einschalten des Motors oder bei einer Änderung der Drehzahleinstellung ansprechende, transistorisierte Verzögerungsschaltung mit einem Kondensator vorzusehen, welche für einen hinreichend verzögerten Anlauf des Motors oder eine hinreichend verzögerte Änderung der Drehzahl sorgt (USA.-Patentschrift 2 929 980). Dieser Kondensator liegt in Reihe mit der Basis-Kollektorstrecke des Transistors einer besonderen Transistorschaltung, welche durch eine der eingestellten Solldrehzahl proportionale Sollspannung beeinflußbar ist und die Geschwindigkeit der Aufladung oder Entladung des Kondensators auf eine neue, vom Sollwert abhängige Aufladungsspannung steuert, die ihrerseits das Basispotential eines weiteren Transistors im Steuerkreis des Motors bestimmt. Bei abgeschaltetem Motor ist ein Entladestromkreis des Kondensators geschlossen, welcher über die Basis-Kollektorstrecke des ersterwähnten Transistors, einen Widerstand sowie ein Schaltglied des Ausschalters verläuft.In DC motors with adjustable speed, it is already known to switch on the Motor or a change in the speed setting to provide responsive, transistorized delay circuit with a capacitor, which for a sufficiently delayed start of the motor or a sufficiently delayed change in speed (U.S. Patent 2,929,980). This capacitor is in series with the base-collector section the transistor of a special transistor circuit, which by one of the set target speed proportional nominal voltage can be influenced and the speed of charging or discharging of the capacitor to a new charge voltage that is dependent on the setpoint value, which in turn determines the base potential of another transistor in the control circuit of the motor. When switched off Motor, a discharge circuit of the capacitor is closed, which is via the base-collector path of the first-mentioned transistor, a resistor and a switching element of the switch runs.

Auch ist es bekannt, ein die Ankerwicklung eines Gleichstromnebenschlußmotors speisendes elektrisches Ventil in Abhängigkeit vom Ladevorgang eines i?C-Gliedes auszusteuern (USA.-Patentschrift 1 962 344).It is also known to have an electrical one which feeds the armature winding of a direct current shunt motor Controlling the valve as a function of the charging process of an i? C element (USA patent 1 962 344).

Diese bekannten Verzögerungsschaltungen sind jedoch nicht ohne weiteres auf die eingangs genannte Anordnung zur Drehzahlsteuerung gemäß dem Hauptpatent anwendbar.However, these known delay circuits are not necessarily based on those mentioned at the beginning Arrangement for speed control according to the main patent applicable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das an sich bekannte Prinzip, den Anlauf eines Motors unter Ausnutzung der Aufladungszeit eines Kondensators zu verzögern, in geschickter Weise auf die Anordnung nach dem Hauptpatent derart anzuwenden, daß die Aufladungszeit ein und desselben Kondensators nicht nur beim Einschalten des Motors aus dem Stillstand, sondern auch bei einer Drehrichtungsumkehr des Motors für den verzögerten Anlauf des Motors in der gewählten Richtung wirksam wird, wobei im Falle der Drehrichtungsumkehr dafür gesorgt werden muß, daß sich der Kondensator wenigstens teilweise entladen kann, bevor der Anlauf in der neuen Drehrichtung beginnt; zur Erreichung des letztgenannten Zieles wird dabei von einem an sich bekannten verzögerten Drehrichtungsschütz Gebrauch gemacht. Schaltungsanordnungen zur zeitverzögerten Umschaltung von Gleich- und Wechselstromkreisen sind beispielsweise durch die deutsche Auslegeschrift S 32015 VIII b/21 c bekannt.The invention is based on the principle known per se, the starting of a motor under Exploitation of the charging time of a capacitor to delay in a skilful manner on the arrangement according to the main patent to be used in such a way that the charging time of one and the same capacitor does not only when the motor is switched on from standstill, but also when the direction of rotation is reversed Motor for the delayed start-up of the motor in the selected direction becomes effective, in the case of the reversal of the direction of rotation must be ensured that the capacitor is at least partially discharged before the start-up begins in the new direction of rotation; to achieve the latter In this case, use is made of a delayed rotational direction contactor which is known per se. Circuit arrangements for time-delayed switching of DC and AC circuits are known for example from the German Auslegeschrift S 32015 VIII b / 21 c.

Zur Lösung der genannten Aufgabe besteht die Erfindung bei einer Anordnung der eingangs darge- rlegten Art darin, daß parallel zu . dem eine feste \$ Bezugsspannung vorgebenden, durch eine Zenerdiode gebildeten Brückenzweig der Kondensator eines den Motoranlauf verzögernden i?C-Gliedes angeordnet ist, daß dieser Kondensator außerdem im Steuerstromkreis eines das die Motorankerspannung verändernde Stellglied steuernden Transistors liegt, daß der Ladestromkreis des Kondensators über ohmsche Widerstände ständig geschlossen ist und sein Entladestromkreis über parallele Stromzweige mit je einem Schaltglied eines Ausschalters oder eines Drehrichtungsumschalters und eines über diesen gesteuerten verzögerten Drehrichtungsschützes bei deren Betätigung verläuft.To achieve the above object, the invention consists in an arrangement of the initially loaded ones shown, r way that to parallel. predetermining which a solid \ $ reference voltage, the bridge branch of the capacitor formed by a Zener diode? C-limb is arranged a motor starting retarding i that this capacitor also one which the motor armature voltage changing actuator controlling transistor is located in the control circuit in that the charging circuit of the capacitor through resistive Resistors is constantly closed and its discharge circuit runs through parallel branches, each with a switching element of a circuit breaker or a direction switch and a delayed direction of rotation contactor controlled by this when they are actuated.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Entladestromkreis des Kondensators über einen von drei parallelen Stromzweigen geschlossen wird, wenn entweder der Motor über den Ausschalter abgeschaltet oder aber, während des Motorbetriebs in der einen oder in der anderen Drehrichtung, die Motordrehrichtung umgeschaltet wird, wobei im Falle der Betätigung des Drehrichtungsumschalters die Dauer der Schlie- (j. ßung des Entladestromkreises durch die Verzögerungszeit des verzögerten Drehrichtungsschützes bestimmt ist und nach der Umschaltung dieses Schützes der Entladestromkreis erneut unterbrochen wird. Um den Motor nach der Abschaltung oder während der Verzögerungszeit bis zum Ansprechen des Drehrichtungsschützes rasch zu bremsen, ist außerdem zweckmäßigerweise ein an sich bekanntes Bremsschütz vorgesehen, über welches ein ohmscher Widerstand in den Ankerstromkreis des Motors schaltbar ist. Dieses Merkmal gehört nicht zum Gegenstand der Erfindung.In this way it is achieved that the discharge circuit of the capacitor over one of three parallel branches is closed when either the motor is switched off via the switch or, while the engine is running in one or the other direction of rotation, the direction of rotation of the engine is switched over, with the duration of the closing (j. ßung of the discharge circuit is determined by the delay time of the delayed direction of rotation contactor and after switching this contactor the discharge circuit is interrupted again. To the Motor after switch-off or during the delay time until the direction of rotation contactor responds to brake quickly, is also expediently a known brake contactor provided, via which an ohmic resistor can be switched into the armature circuit of the motor. This feature does not belong to the subject of the invention.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein schematisches Blockschaltbild, F i g. 2 ein ausführliches Schaltbild undThe invention is explained in more detail with reference to the drawings using an exemplary embodiment. It shows F i g. 1 is a schematic block diagram, FIG. 2 a detailed circuit diagram and

F i g. 3 ein die Aufladung des Kondensators veranschaulichendes Diagramm.F i g. 3 is a diagram illustrating the charging of the capacitor.

Das Blockschaltbild nach Fig. 1 entspricht mit Ausnahme der mit 201 und 200 bezeichneten Schaltungsteile dem schematischen Blockschaltbild des Hauptpatentes. Eine Gleichstromquelle 1 ist mit ihrer positiven Klemme 2 und ihrer negativen Klemme 3 an die Eingangsklemmen 4 und 5 einer Wheatstone-The block diagram according to FIG. 1 corresponds to the schematic block diagram of the main patent , with the exception of the circuit parts labeled 201 and 200. A direct current source 1 is connected with its positive terminal 2 and its negative terminal 3 to the input terminals 4 and 5 of a Wheatstone

sehen Brücke angeschlossen, in deren Brückenzweigen eine Zenerdiode 6 zwischen den Klemmen 5 und 7, ein Widerstände zwischen., den Klemmen 4 und 7 sowie die veränderbaren Widerstände 9 und 10 zwischen den Klemmen 4 und 12 bzw. 12 und 5 liegen. Ein in der Brückendiagonale zwischen den Klemmen 7 und 12 angeordneter Verstärker 11 ist mit seinen Ausgangsklemmen 18 und 19 an die Eingangsklemmen 20 und 21 eines Stellgliedes 16 angeschlossen, das in Reihe mit dem mit 200 bezeichneten Schaltungsteil im Ankerstromkreis des Gleichstromnebenschlußmotors 14 liegt. Der Ankerstromkreis verläuft von der Klemme 2 der Gleichstromquelle 1 über den Widerstand 8 im Brückenzweig, den Schaltungsteil 200, das Stellglied 16 und ein Meßglied 17 zur Klemme 3 der Gleichstromquelle 1. Das Meßglied 17 dient zur Steuerung der im betrachteten Beispiel aus drei Elektroventilen 24, 25 und 26 bestehenden Stellglieder für die nicht dargestellte Hilfseinrichtung und ist zu diesem Zweck mit seinen Ausgangsklemmen 22 und 23 an die drei parallelgeschalteten Wicklungen 28,29 und 30 der Elektroventile 24 bis 26 angeschlossen. Den Wicklungen 23 bis 30 ist ferner ein Kondensator 27 parallel geschaltet. see bridge connected, in the branches of the bridge a Zener diode 6 between terminals 5 and 7, a resistor between., terminals 4 and 7 as well as the variable resistors 9 and 10 between the terminals 4 and 12 and 12 and 5 respectively. An amplifier 11 arranged in the bridge diagonal between terminals 7 and 12 is included its output terminals 18 and 19 are connected to the input terminals 20 and 21 of an actuator 16, that in series with the circuit part labeled 200 in the armature circuit of the direct current shunt motor 14 lies. The armature circuit runs from terminal 2 of direct current source 1 via resistor 8 in the bridge branch, the circuit part 200, the actuator 16 and a measuring element 17 to terminal 3 of the direct current source 1. The measuring element 17 is used to control the valve consisting of three electrovalves 24, 25 and 26 in the example under consideration Actuators for the auxiliary device, not shown, and is for this purpose with his Output terminals 22 and 23 to the three parallel-connected windings 28, 29 and 30 of the solenoid valves 24 to 26 connected. A capacitor 27 is also connected in parallel with the windings 23 to 30.

An der Zenerdiode 6 liegt unabhängig von der Größe des sie durchfließenden Stroms eine konstante Spannung. Sie gibt damit in ihrem Brückenzweig eine feste Bezugsspannung vor, welche in der Brückenschaltung mit der dem Motorstrom proportionalen Spannung am Widerstand 8 verglichen wird. Die Widerstände 9 und 10 in den anderen Brückenzweigen werden derart eingestellt, daß die Brücke für einen bestimmten Betriebsbereich des Motors, beispielsweise im Leerlauf, abgeglichen ist. Wenn unter dieser Bedingung der zunächst im Leerlauf betriebene Motor belastet wird, steigt seine Stromaufnahme und damit die Spannung am Brückenwiderstand 8, so daß die Brücke nicht mehr abgeglichen ist und ein der Erhöhung des Motorstroms proportionaler Strom durch die Brückendiagonale und damit den Verstärker 11 fließt. Der Verstärker 11 steuert das Stellglied 16 derart, daß eine der Erhöhung des Motor-Stroms entsprechend größere Spannung dem Motoranker zugeführt wird und damit für eine Kompensation der ohmschen Verluste infolge des Motorinnenwiderstandes gesorgt wird, so daß eine konstante vorgebbare Motordrehzahl aufrechterhalten bleibt.A constant current is applied to the Zener diode 6 regardless of the magnitude of the current flowing through it Voltage. It thus specifies a fixed reference voltage in its bridge arm, which is in the Bridge circuit is compared with the voltage at resistor 8, which is proportional to the motor current. The resistors 9 and 10 in the other branches of the bridge are set so that the bridge for a certain operating range of the engine, for example when idling, is adjusted. If under under this condition, the motor, which is initially operated in idle, is loaded, its current consumption increases and so that the voltage across the bridge resistor 8, so that the bridge is no longer balanced and one of the Increase in the motor current proportional to the current through the bridge diagonal and thus the amplifier 11 flows. The amplifier 11 controls the actuator 16 so that one of the increase in the motor current correspondingly larger voltage is fed to the motor armature and thus for compensation the ohmic losses due to the internal motor resistance is taken care of, so that a constant specifiable engine speed is maintained.

Das Meßglied 17 bewirkt, wenn der Motorstrom eine vorgebbare Größe überschreitet, die Einschaltung der Hilfseinrichtung, beispielsweise einer Kühl- oder Zerstäubereinrichtüng an einem zahnärztlichen, durch den Motor angetriebenen Instrument.The measuring element 17 causes the switch-on when the motor current exceeds a predeterminable value the auxiliary device, for example a cooling or atomizing device on a dental, instrument driven by the engine.

Gemäß Fig. 1 ist der Zenerdiode6 der mit 201 bezeichnete Schaltungsteil parallel geschaltet, welcher, ebenso wie der Schaltungsteil 200, im folgenden an Hand des ausführlicheren Schaltbildes nach F i g. 2 näher erläutert wird. Die in F i g. 1 mit 1, 8, 9,10,11, 16 und 17 sowie 200 und 201 bezeichneten Bauelemente bzw. Schaltungsteiie sind in F i g. 2 gestrichelt umrandet. ■;■■:■·;..:■According to FIG. 1, the Zener diode6 is the one with 201 designated circuit part connected in parallel, which, like the circuit part 200, in the following Hand of the more detailed circuit diagram according to FIG. 2 will be explained in more detail. The in F i g. 1 with 1, 8, 9,10,11, 16 and 17 as well as 200 and 201 designated components and circuit parts are shown in FIG. 2 outlined by dashed lines. ■; ■■: ■ ·; ..: ■

Nach Fig. 2 enthält der Schaltungsteil201 einen npn-Transistor 202, dessen Emitterelektrode 203 mit dem Abgriff an einem der Widerstände in den Brückenzweigen mit den veränderbaren Widerständen 9,10 und dessen Kollektorelektrode 204 über einen ohmschen Widerstand 108 an die positive Klemme der Gleichstromquelle 1 angeschlossen ist. Die Basiselektrode 205 des Transistors 202 ist mit der Zenerdiode 6 verbunden, welcher ein Kondensator 206 parallel geschaltet ist. Der Ladestromkreis dieses Kondensators 206 ist ständig geschlossen und einerseits über einen ohmschen Widerstand 207, andererseits über ohmsche Widerstände 68 und 55 an die Gleichstromquelle 1 angeschlossen. Kondensator 206 und Widerstand 207 bilden ein jRC-GIied, in welchem die Aufladungszeit des Kondensators 206 nach F i g. 3According to Fig. 2, the circuit part 201 includes one npn transistor 202, the emitter electrode 203 of which is connected to the tap on one of the resistors in the Bridge branches with the variable resistors 9,10 and its collector electrode 204 via a Ohmic resistor 108 is connected to the positive terminal of the direct current source 1. The base electrode 205 of the transistor 202 is connected to the Zener diode 6, which is a capacitor 206 is connected in parallel. The charging circuit of this capacitor 206 is continuously closed and on the one hand via an ohmic resistor 207, on the other hand via ohmic resistors 68 and 55 to the DC power source 1 connected. Capacitor 206 and resistor 207 form a jRC-GIied in which the charging time of the capacitor 206 of FIG. 3

ίο den zeitlichen Spannungsanstieg am Kondensator bis zum Erreichen der Zenerspannung der Diode 6 bestimmt. Diese in F i g. 3 durch die Linie A-B eingezeichnete Zenerspannung, die beispielsweise 9 Volt betragen kann, bleibt dann konstant.ίο the temporal increase in voltage across the capacitor until the Zener voltage of the diode 6 is reached. These in FIG. 3 Zener voltage drawn in by the line AB , which can be 9 volts, for example, then remains constant.

Die Basiselektrode 205 des Transistors 202 ist über einen ohmschen Widerstand 209 einerseits mit der Ausschaltklemme 212 eines Ausschalters 210, der außerdem die Einschaltklemme 211 aufweist, und andererseits mit dem Schaltglied 215 eines Drehrichtungsumschalters 214 verbunden. Das Schaltglied des Ausschalters 210 sowie die Klemme 219 des Drehrichtungsumschalters 214 liegen über eine Leitung 208 an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Speisetransformators und erhalten beispielsweise ein Potential von 36VoIt gegen Masse. Der Drehrichtungsumschalter 214 hat zwei mechanisch miteinander gekuppelte Schaltglieder 215 und 216, die wahlweise mit den· Klemmen 217 und 218 bzw. 219 und 220 zusammenarbeiten. Das Schaltglied 215 ist mit der Klemme 212 des Ausschalters 210 verbunden, während über das andere Schaltglied 216 ein verzögertes Drehrichtungsschütz 213 einschaltbar ist, das aus einer Spule 221, einem dieser Spule parallelgeschalteten Kondensator 222 sowie einem mit Spule und Kondensator in Reihe liegenden und an das Schaltglied 216 angeschlossenen ohmschen Widerstand 223 besteht. Dieses verzögerte Drehrichtungsschütz 213 hat drei Schaltglieder 224, 227 und 230, die wahlweise mit den Klemmen 225 und 226, 228 und 229 bzw. 231 und 232 zusammenarbeiten. Wenn die Schaltglieder 227 und 230, wie in Fig. 2 gezeigt, die Klemmen 229 bzw. 232 berühren, wird der Ankerstromkreis des Motors 14 in der einen Richtung gespeist, während im anderen Falle die Speisung über die anderen Klemmen 228 und 231 im entgegengesetzten Sinne erfolgt.The base electrode 205 of the transistor 202 is connected on the one hand to the via an ohmic resistor 209 Switch-off terminal 212 of a switch 210, which also has the switch-on terminal 211, and on the other hand connected to the switching element 215 of a direction switch 214. The switching element of the The circuit breaker 210 and the terminal 219 of the reversing switch 214 are connected to one line 208 at the center tap of the secondary winding of the supply transformer and receive for example a potential of 36VoIt to ground. The direction switch 214 has two mechanically coupled switching elements 215 and 216, which can be connected to terminals 217 and 218 or 219 and 220 work together. The switching element 215 is connected to the terminal 212 of the switch 210, while a delayed rotational direction contactor 213 can be switched on via the other switching element 216 consisting of a coil 221, a capacitor 222 connected in parallel with this coil and one with a coil and capacitor in series and connected to the switching element 216 ohmic resistance 223 exists. This delayed direction of rotation contactor 213 has three switching elements 224, 227 and 230, which optionally work together with terminals 225 and 226, 228 and 229 or 231 and 232. When the switching elements 227 and 230, as shown in Fig. 2, the terminals 229 and 232 touch, the The armature circuit of the motor 14 is fed in one direction, while in the other case the feed is via the other terminals 228 and 231 are carried out in the opposite sense.

An die Einschaltklemme 211 des Ausschalters 210 ist ein Bremsschütz 234 angeschlossen, das aus einer Spule 228, einem mit der Spule in Reihe liegenden ohmschen Widerstand 235 und einem im Ankerkreis des Motors liegenden Schaltglied 236 besteht, welches nur bei Erregung des Bremsschützes 234 durch Kontakt mit der Klemme 237 den Motor an Betriebsspannung legt, andernfalls jedoch, bei abgefallenem Bremsschütz 234, durch Kontakt mit der Klemme 238 den Motorankerkreis über einen Bremswiderstand 239 schließt.To the switch-on terminal 211 of the switch 210, a brake contactor 234 is connected, which consists of a Coil 228, an ohmic resistor 235 lying in series with the coil and one in the armature circuit of the motor lying switching element 236, which only when the brake contactor 234 is energized by Contact with terminal 237 applies operating voltage to the motor, otherwise, however, when the voltage drops out Brake contactor 234, through contact with terminal 238, the motor armature circuit via a brake resistor 239 closes.

Die beschriebene Schaltanordnung arbeitet folgendermaßen: Wenn der Ausschalter 210 mit seinem Schaltglied die Ausschaltklemme 212 berührt, wie in F i g. 2 dargestellt^ ist der Motor 14 abgeschaltet, weil das Bremsschütz 234 stromlos und über dessen Schaltglied 236 der Ankerstromkreis des Motors über den Bremswiderstand 239 geschlossen ist. Außerdem ist ein Entladestromkreis für den Kondensator 206 über Widerstand 209, Schalter 210, Leitung 208 sowie Widerstände 55 und 68 geschlossen, so daß sich der während des Betriebs aufgeladene KondensatorThe switching arrangement described works as follows: When the off switch 210 with his Switching element touches the switch-off terminal 212, as shown in FIG. 2 shown ^ the motor 14 is switched off because the brake contactor 234 is de-energized and the armature circuit of the motor via its switching element 236 the braking resistor 239 is closed. There is also a discharge circuit for capacitor 206 Closed via resistor 209, switch 210, line 208 and resistors 55 and 68, so that the capacitor charged during operation

206 nach dem Abschalten des Motors entladen kann. Die Basisspannung des Transistors 202 wird dadurch so weit erniedrigt, daß dieser Transistor das Stellglied 16 nicht mehr speist und die Motorbetriebsspannung auf einen sehr geringen Wert abfällt.206 can discharge after switching off the engine. The base voltage of transistor 202 becomes thereby lowered so far that this transistor no longer feeds the actuator 16 and the motor operating voltage drops to a very low value.

Beim Einschalten des Schalters 210 wird einerseits der erwähnte Entladestromkreis für den Kondensator 206 unterbrochen und andererseits das Bremsschütz 234 erregt, dessen Schaltglied 236 den Motoranker vom Bremswiderstand 239 abtrennt. Der Kondensator 206 lädt sich auf, bis seine Spannung den Wert der Zenerspannung erreicht, der Transistor 202 durchgesteuert ist und die Brücke nunmehr ihre volle Betriebsspannung erhält. Während dieser, durch die Zeitkonstante des Zeitgliedes 206,207 bestimmten Anlaufverzögerung, die im betrachteten Beispiel nach F i g. 3 etwa 1 Sekunde beträgt, steigt der Ankerstrom entsprechend vom Wert Null auf den durch die Einstellung der veränderbaren Brückenwiderstände vorgegebenen Betriebswert an. Durch diese Anlaufverzögerung werden eine Entmagnetisierung der das Ständerfeld erzeugenden Dauermagnete des Motors sowie andere, mit einem zu raschen Motoranlauf und den bei herrschenden großen Ankerströmen zusammenhängende Nachteile vermieden. Der Ankerstrom des Motors verläuft, bei der in F i g. 2 dargestellten Stellung des Drehrichtungsumschalters 214, wie folgt: Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Speisetransformators, Widerstände 55 und 68, Klemme 229, Schaltglied 227 des verzögerten Drehrichtungsschützes 213, Anker des Motors 14, Schaltglied 236 des Bremsschützes 234, Klemme 237, Schaltglied 230 des Drehrichtungsschützes 213, Klemme 232, Stellglied 16, welches durch drei parallelgeschaltete Transistoren gebildet wird, Masse sowie dasjenige Ende der Sekundärwicklung des Speisetransformators, welches entsprechend der momentanen Polarität der Speisewechselspannung negatives Potential relativ zur Mittelanzapfung der Sekundärwicklung hat. Dementsprechend hat natürlich das jeweils andere Ende der Sekundärwicklung gegenüber der Mittelanzapfung positives Potential, welches über den Widerstand 108 den Transistor 202 speist.When the switch 210 is switched on, on the one hand the mentioned discharge circuit for the capacitor 206 is interrupted and on the other hand the braking contactor 234 is excited, the switching element 236 of which separates the motor armature from the braking resistor 239. The capacitor 206 charges until its voltage reaches the value of the Zener voltage, the transistor 202 is turned on and the bridge now receives its full operating voltage. During this start-up delay determined by the time constant of the timing element 206, 207, which in the example under consideration according to FIG. 3 is about 1 second, the armature current increases accordingly from the value zero to the operating value specified by the setting of the adjustable bridge resistances. This start-up delay avoids demagnetization of the permanent magnets of the motor that generate the stator field, as well as other disadvantages associated with excessive motor start-up and the disadvantages associated with high armature currents. The armature current of the motor runs in which in FIG. 2 position of the direction of rotation switch 214 as follows: center tap of the secondary winding of the supply transformer, resistors 55 and 68, terminal 229, switching element 227 of the delayed direction of rotation contactor 213, armature of motor 14, switching element 236 of the braking contactor 234, terminal 237, switching element 230 of the direction of rotation contactor 213 , Terminal 232, actuator 16, which is formed by three transistors connected in parallel, ground and that end of the secondary winding of the supply transformer which, according to the instantaneous polarity of the alternating supply voltage, has a negative potential relative to the center tap of the secondary winding. Accordingly, the respective other end of the secondary winding has a positive potential opposite the center tap, which potential feeds the transistor 202 via the resistor 108.

Wenn während des Betriebs der Drehrichtungsumschalter 214, ausgehend von der in F i g. 2 dargestellten Lage, umgeschaltet wird, dann geschieht folgendes:If, during operation, the direction of rotation switch 214, based on the in FIG. 2 is switched, then the following happens:

Über das Schaltglied 216 wird das verzögerte Drehrichtungsschütz 213 erregt, wobei die Verzögerungszeit beispielsweise 1 Sekunde betragen kann. Wenn mit einer Betriebsspannung von 36VoIt gearbeitet wird, kann das Schütz derart dimensioniert sein, daß es bei Erreichen einer Spannung von 22 Volt anspricht. Über das andere Schaltglied 215 wird gleichzeitig folgender Entladestromkreis für den Kondensator 206 geschlossen: Widerstand 209, Schaltglied 215, Klemme 218, Klemme 226 und Schaltglied 224 des verzögerten Drehrichtungsschützes 213. Während der Verzögerungszeit bis zur Umschaltung des Schaltgliedes 224 kann sich daher der Kondensator 206 entladen, so daß die Motordrehzahl verringert wird. Zweckmäßigerweise kann die Verzögerungszeit derart gewählt werden, daß der Motor vollständig zum Stillstand kommt, bevor das Drehrichtungsschütz 213 anspricht, wodurch einerseits der erwähnte Entladestromkreis für den Kondensator 206 durch das Schaltglied 224 unterbrochen und andererseits die Polarität der Betriebsspannung am Motoranker durch die Schaltglieder 227 und 230 umgekehrt wird. Nunmehr beginnt erneut die Aufladung des Kondensators206 gemäß der Kurve nach Fig. 3, so daß die bereits beschriebene Anlaufverzögerung während des Anlaufs des Motors in der entgegengesetzten Richtung wirksam wird. Der Ankerstrom des Motors verläuft dann wie vorstehend beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, daß er nunmehr über Klemme 231, Schaltglied 230, Klemme 237, Schaltglied 236, Motoranker, Schaltglied 227 und Klemme 228 zum Stellglied 16 verläuft.The delayed direction of rotation contactor 213 is excited via the switching element 216 , the delay time being, for example, 1 second. When working with an operating voltage of 36VoIt, the contactor can be dimensioned in such a way that it responds when a voltage of 22V is reached. Via the other switching element 215 , the following discharge circuit for the capacitor 206 is closed at the same time: Resistor 209, switching element 215, terminal 218, terminal 226 and switching element 224 of the delayed direction of rotation contactor 213. During the delay time until switching element 224 is switched over , capacitor 206 can discharge so that the engine speed is reduced. The delay time can expediently be chosen so that the motor comes to a complete standstill before the direction of rotation contactor 213 responds, whereby on the one hand the mentioned discharge circuit for the capacitor 206 is interrupted by the switching element 224 and on the other hand the polarity of the operating voltage at the motor armature is interrupted by the switching elements 227 and 230 is reversed. The charging of the capacitor 206 now begins again according to the curve according to FIG. 3, so that the start-up delay already described becomes effective during the start-up of the motor in the opposite direction. The armature current of the motor then runs as described above, but with the difference that it now runs to the actuator 16 via terminal 231, switching element 230, terminal 237, switching element 236, motor armature, switching element 227 and terminal 228.

Wird während dieses Betriebszustandes der Drehrichtungsumschalter 214 erneut umgeschaltet, dann wird einerseits über das Schaltglied 216 der Stromkreis des Drehrichtungsschützes 213 stromlos, und dieses Schütz fällt wegen des aufgeladenen Kondensators 222 verzögert ab, während gleichzeitig über das andere Schaltglied 215 wiederum ein Entladestromkreis für den Kondensator 206 geschlossen wird, und zwar über den Widerstand 209, Schaltglied 215, Klemme 218, Klemme 225 und Schaltglied 224 des verzögerten Drehrichtungsschützes 213. Dadurch wird, wie beschrieben, der Motorstrom vorübergehend so stark verringert, daß die Motordrehzahl Null wird oder einen sehr kleinen Wert erreicht, bevor beim Abfall des Drehrichtungsschützes 213 der Entladestromkreis für den Kondensator 206 wieder unterbrochen und die Polarität der Speisespannung an den Motorankerklemmen umgekehrt wird. Anschließend wird der Kondensator 206 erneut verzögert aufgeladen. If the direction of rotation switch 214 is switched again during this operating state, then on the one hand the circuit of the direction of rotation contactor 213 is de-energized via the switching element 216, and this contactor drops out with a delay due to the charged capacitor 222, while at the same time a discharge circuit for the capacitor 206 via the other switching element 215 is closed, namely via the resistor 209, switching element 215, terminal 218, terminal 225 and switching element 224 of the delayed direction of rotation contactor 213. As described, the motor current is temporarily reduced so much that the motor speed is zero or reaches a very low value before the discharge circuit for the capacitor 206 is interrupted again when the direction of rotation contactor 213 drops out and the polarity of the supply voltage at the motor armature terminals is reversed. The capacitor 206 is then charged again with a delay.

Durch das verzögerte Drehrichtungsschütz 213 sowie die bei einer Drehrichtungsumschaltung vorübergehende Schließung eines Entladestromkreises für den Kondensator 206 mittels des Schaltgliedes 224 werden alle mit einer raschen Polaritätsumkehr der Motorankerspannung zusammenhängenden Nachteile und Gefahren vermieden.Due to the delayed direction of rotation contactor 213 as well as the temporary one when the direction of rotation is switched Closure of a discharge circuit for the capacitor 206 by means of the switching element 224 all the disadvantages associated with a rapid polarity reversal of the motor armature voltage and dangers avoided.

Bei Abschaltung des Motors durch den Ausschalter 210 wird ferner der Motorankerkreis über das Schaltglied 238 des Bremsschützes 234 und den Bremswiderstand 239 geschlossen, so daß der Motor rasch zum Stillstand kommt.When the motor is switched off by the switch 210 , the motor armature circuit is also closed via the switching element 238 of the brake contactor 234 and the brake resistor 239, so that the motor quickly comes to a standstill.

Claims

Claim:

Arrangement for controlling the speed of a direct current shunt motor driving an electrical hand-held device as well as for the simultaneous control of auxiliary devices belonging to this hand-held device, with one from a direct current source fed and adjustable Wheatstone bridge for a specifiable operating range of the engine, one branch of which is from Motor armature current flows through it and its diagonal voltage is the motor armature voltage modifying actuator controls, the motor armature circuit from the armature of the motor, the Direct current source, the bridge branch through which the armature current flows, to which the armature voltage changing actuator and one when a certain motor armature current is exceeded responsive measuring element for controlling the actuators for the auxiliary devices is formed and a bridge branch specifies a fixed reference voltage, according to patent 1 266 859, characterized in that, that parallel to the fixed reference voltage, which is formed by a Zener diode (6) of the bridge arm

Capacitor (206) of a motor start-up delaying .RC element (206, 207) is arranged that this capacitor (206) is also in the control circuit of the ^Λ the motor armature voltage changing actuator (16) controlling transistor (202) that the charging circuit of the Capacitor (206) via ohmic resistors

stands (55, 68, 207) is constantly closed and its discharge circuit via parallel branches each with a switching element of a switch (210) or a direction switch (214) and a delayed rotational direction contactor (213) controlled via this runs when it is actuated.

1 sheet of drawings

109 537/63