DE3534052A1 - Verfahren zur erzeugung eines alarms bei einem festgelegten betriebszustand eines elektrowerkzeugs - Google Patents

Verfahren zur erzeugung eines alarms bei einem festgelegten betriebszustand eines elektrowerkzeugs

Info

Publication number
DE3534052A1
DE3534052A1 DE19853534052 DE3534052A DE3534052A1 DE 3534052 A1 DE3534052 A1 DE 3534052A1 DE 19853534052 DE19853534052 DE 19853534052 DE 3534052 A DE3534052 A DE 3534052A DE 3534052 A1 DE3534052 A1 DE 3534052A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power tool
power
value
operating state
alarm
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.)
Granted
Application number
DE19853534052
Other languages
English (en)
Other versions
DE3534052C2 (de
Inventor
Joseph E. Baltimore Carney, Md.
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.)
Black and Decker Inc
Original Assignee
Black and Decker Inc
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 Black and Decker Inc filed Critical Black and Decker Inc
Publication of DE3534052A1 publication Critical patent/DE3534052A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3534052C2 publication Critical patent/DE3534052C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4062—Monitoring servoloop, e.g. overload of servomotor, loss of feedback or reference
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H6/00—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images
    • H02H6/005—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images using digital thermal images
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0856—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load characterised by the protection measure taken
    • H02H7/0858—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load characterised by the protection measure taken by reversing, cycling or reducing the power supply to the motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/90—Specific system operational feature
    • Y10S388/903—Protective, e.g. voltage or current limit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/923—Specific feedback condition or device
    • Y10S388/934—Thermal condition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Alarms bei einem festgelegten Betriebszustand eines Elektrowerkzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren unter Einsatz einer mxkrocomputergestützten Steuerschaltung, die die Betriebszustände des Elektromotors wie beispielsweise thermische Überlastung überwacht und beim Auftreten von Überlast ein besonderes Alarmsignal gibt.
Es sind Drehzahlsteuerungen von in Elektrowerkzeugen eingesetzten Elektromotoren, bei denen die Leistungssteuerung mit Hilfe von elektronisch getakteten Vorrichtungen wie beispielsweise gesteuerten Gleichrichtern oder Triacs erfolgt, so daß der Elektromotor nur in periodischen Intervallen mit Energie versorgt wird. Diese Drehzahlsteuerungen werden in vielen herkömmlichen Elektrowerkzeugen mit Universalmotoren eingesetzt.
Die getaktete Drehzahlsteuerung schaltet die Motorspannung in periodischen Intervallen bezüglich den Nulldurchgängen der Wechselspannung ein und aus. Diese periodischen Intervalle haben die gleiche Frequenz wie die Wechselspannung und sind um den Zündwinkel phasenverschoben. Der Zündwinkel bestimmt innerhalb der Periodendauer der Wechselspannung den Bereich, in dem dem Motor elektrische Energie zugeführt wird. Beispielsweise bewirkt ein Zündwinkel von 180° pro halber Periodendauer eine vollständige und nicht unterbrochene Stromzufuhr zum Motor. Andererseits wird bei einem
3J- /-, /
^V V^ 'V
Zündwinkel von 90° die Versorgungsspannung erst in der Mitte der halben Periode dem Motor zugeführt, so daß der Motor nur ungefähr die Hälfte der maximal verfügbaren Energie erhält. Bei Zündwinkeln kleiner 90° wird dem Motor noch weniger Energie zugeführt.
Bei den meisten Elektrowerkzeugen ist es wünschenswert, einen Überlastschutz zu schaffen, der den Benutzer warnt, wenn der Elektromotor zu hohe Temperaturen aufweist. Aus der US-PS 4 307 325 ist bekannt, daß die Höhe der Temperatur aus dem Drehzahlsignal abgeleitet werden kann. Insbesondere der vom Motor gezogene Strom sowie die Vorrichtungen, die das Ableiten der vom Motor erzeugten Hitze besorgen, beeinflussen die Temperatur des Motors. In den meisten Elektrowerkzeugen wird ein Kühlgebläse direkt vom Anker des Elektromotors angetrieben, so daß die Kühlwirkung des Kühlgebläses aus der gemessenen Drehzahl des Motors bestimmt werden kann. Zusätzlich kann der vom Motor gezogene Strom aus der Drehzahl und dem Zündwinkel der elektronischen Taktschaltung zur Leistungssteuerung ermittelt werden.
Drehzahlsteuerungen, die vor der Veröffentlichung der US-PS 4 307 325 entwickelt wurden, können lediglich nach Überschreiten eines Maximalstroms den Überlastzustand erkennen. Bei dieser Vorgehensweise wurde jedoch übersehen, daß nicht nur durch den augenblicklich vom Elektromotor gezogenen Strom eine Überlastung erfolgen kann. Weder die Kühlwirkung des Gebläses noch der schwierig zu ermittelnde Zeitfaktor
30wurden in Betracht gezogen. Eine bloße Änderung des Stromes bewirkt nämlich nicht sofort eine entsprechende Änderung der Motortemperatur, deren Höhe einerseits von der Höhe des Stromes sowie andererseits von der Zeitdauer abhängt, während der dieser Strom gezogen wurde. Diese Faktoren werden beim Überlastschutz gemäß der US-PS 4 307 325 berücksicktigt, wobei ein numerischer Integrator verwendet
- 6 - 3
wird, um zwischen sicheren Betriebszuständen und drohenden Überlastungen unterscheiden zu können.
Ist die Überlastung von der Schaltung erfaßt worden, gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Benutzer zu informieren. Der Alarm muß deutlich erkennbar und von anderen Alarmen und Betriebszustandsanzeigen unterscheidbar sein. In herkömmlicher Weise werden die Alarme optisch oder akustisch angezeigt. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß der Benutzer in der Regel nur auf die Schneidvorrichtung des Werkszeugs achtet und dadurch im Falle eines Alarms das auf dem Gehäuse angeordnete Blinklicht übersieht. Akustische Alarme sind ebenfalls nicht sehr wirksam. Typische akustische Alarme, wie beispielsweise solche von Rauchmeldern, erzeugen Schalldrücke von 70 bis 75 dB. Eine Bohrmaschine beispielsweise hat jedoch einen Geräuschpegel von 90 bis 100 dB, so daß ein akustischer Alarm überhört wird. Desweiteren benötigen optische und akustische Alarmsignale zusätzliche Schaltungen sowie eine weitere Stromversorgung, wodurch aufgrund des erhöhten Platzbedarfes das Elektrowerkzeug größer ausgeführt werden muß und somit die Herstellungskosten steigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung eines Alarms bei einem festgelegten Betriebszustand eines Elektrowerkzeugs zu schaffen, bei welchem auf optische und akustische Alarme verzichtet wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren geschaffen wird, bei welchen nach Erkennen des festgelegten Betriebszustandes die zugeführte Leistung allmählich reduziert wird, bis ein niedrigerer Wert erreicht ist, und anschließend die zugeführte Leistung jeweils um einen bestimmten Betrag zyklisch steigt und fällt. Nach Erkennen des' Überlastzustandes wird bei diesem Verfahren, in dem beispielsweise nunmerische Integrations-Verfahren zur Anwen-
_ 7
dung kommen, die Drehzahl auf einen festgesetzten niedrigeren Wert abgesenkt, woraufhin die Drehzahl zwischen diesem und einem etwas darüber liegenden Wert so lange hin- und herpendelt, bis der Überlastzustand beendet ist. Dadurch zeigt der Motor ein besonderes Verhalten, indem die Drehzahl hin- und herpendelt, was nun der Benutzer leicht als Warnsignal für Überlastung erkennen und nicht mehr fälschlich für ein normales Verhalten halten kann.
-IO Erfindungsgemäß kann das Überlast-Alarmsignal gelöscht werden, und zwar entweder durch Entlastung des sich in Betrieb befindlichen Elektrowerkzeuges oder durch manuelles Aus- und Wiedereinschalten des Elektrowerkzeugs mittels eines Schalters. Wählt der Benutzer die erste Möglichkeit (Entlastung),
Ί5 wird der Alarm beendet, tritt jedoch bei wiederkehrender Überlastung nach relativ kurzer Zeit wieder auf. Wählt der Benutzer die zweite Möglichkeit (Aus- und Wiedereinschalten der Spannung mittels eines. Schalters), wird der Alarm beendet, und das Elektrowerkzeug kann für eine relativ lange Zeit benutzt werden, bevor der nächste Alarm auftritt. Die Überlasterkennung arbeitet während der gesamten Zeit, in der das Elektrowerkzeug an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Sogar bei ausgeschalteter Spannung wird der Algorithmus für die numerische Integration zur Überlasterkennung abgearbeitet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein schematisches Schaltbild der mikrocomputergestützten Steuerschaltung;
Figur 2 ein Drehzahl-Drehmoment-Diagramm für einen
erfindungsgemäß gesteuerten Elektromotor;
-8- 353Λ052
Figur 3 ein Betriebsdiagramm des erfindungsgemäß iir
Überlastbetrieb gesteuerten Elektromotors}
und
Figur 4 bis 11 Flußdiagramme, die die einzelnen Schritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens näher darstellen.
Figur 1 zeigt einen Schaltplan der elektronischen Steuerschaltung. Diese Schaltung weist einen Mikrocomputer 10 auf, in der bevorzugten Ausführungsform ein 8-bit-Einchip-Mikrocomputer MC 146805F2, der die Zentraleinheit, einen Taktgeber, einen Lese-Speicher, einen Schreib-Lese-Speicher sowie Ein- und Ausgänge enthält. Obwohl in der beschriebenen Ausführungsform ein Mikrocomputer eingesetzt wird, sind ebenfalls andere Schaltungen denkbar, beispielsweise mit Hilfe von diskreten digitalen oder analogen Bauteilen.
Der Mikrocomputer 10 wird von einem Netzteil 12 mit Spannung versorgt, das die Wechselspannung aus dem Starkstromnetz in eine Gleichspannung von + 5 Volt umwandelt. Ein 800-kHz — Quarz-Schwingkreis 14 wird an die Taktgeberanschlüsse (Pin 4 und 5) angeschlossen, so daß ein fester Takt zum Betreiben des Mikrocomputers 10 erzeugt wird.
Der Mikrocomputer 10 weist einen ersten Kanal A von 8 digitalen Ein-/Ausgängen und einen zweiten Kanal B von weiteren 8 digitalen Ein-/Ausgängen auf. Zusätzlich besitzt der Mikrocomputer 10 einen dritten Kanal C mit 4 digitalen Anschlüssen. Die Ein- und Ausgänge der Kanäle A und B sind softwareprogrammierbar. Der Kanal C besitzt dagegen nur feste Eingänge. In Figur 1 sind die Ein- und Ausgänge der Kanäle A, B und C alphanumerisch bezeichnet, wie zum Beispiel PA5, PBO, PC2 usw., wobei die Nummern (0 bis 7) die digitalen Ein-/Ausgänge und die Buchstaben (A, B oder C) den Kanal angeben.
-9- 353 4Q52
Der Mikrocomputer 10 besitzt ebenfalls einen Rücksetz-Anschluß (RESET), einen Anschluß für eine maskierbare Unterbrechungsanfrage (IRQ) sowie Anschlüsse für die Spannungsversorgung (ν»- und V00). Die Anschlüsse TIMER und NUM sind
L)L) OO
zusammen mit dem Anschluß V00 mit der potentialfreien Masse verbunden.
Desweiteren enthält die Steuerschaltung eine Schaltung 20 zur Signalverarbeitung, die das Gleichrichten übernimmt, den
-Ιο Mikrorechner nach Spannungseinschaltung zurücksetzt, die Steuerelektrode des Triacs steuert und das Drehzahlsignal verarbeitet. Dabei wird dem Eingang IRQ des Mikrocomputers 10 für die externe Unterbrechungsabfrage das Drehzahlsignal und dem Rücksetz-Eingang RESET des Mikrocomputers 10 das Rücksetz-Signal zugeführt. Vom Mikrocomputer 10 erhält die Schaltung 20 zur Signalverarbeitung das Zündsignal für den Triac 22, das sie über die Steuerleitung 21 an den Triac 22 verstärkt weitergibt, der den Stromfluß durch den Elektromotor 23 steuert. Zur Messung der Drehzahl des Ankers des Elektromotors 23 wird ein Tachogenerator 24 o.a. eingesetzt, der ein sinusförmiges Signal abgibt, aus dessen Frequenz die Drehzahl ermittelt werden kann. Dieses Signal wird der Schaltung 20 zur Signalverarbeitung zugeführt, die das Signal umwandelt und auf den Eingang IRQ des Mikrocomputers 10 für die externe Unterbrechungsabfrage zur weiteren Verarbeitung durch den Mikrocomputer 10 gibt.
In der Schaltung 20 zur Signalverarbeitung ist zwischen einem Knotenpunkt 63 und der potentialfreien Masse 64 eine Gleichrichterschaltung 62 geschaltet, deren Diode so gepolt ist, daß sie den Strom von der Masse 64 zum Knotenpunkt 63 leitet, wodurch der Knotenpunkt 63 auf die potentialfreie Masse gezogen wird. Desweiteren weist die Schaltung 20 zur Signalverarbeitung eine Schaltung 66 zur Ansteuereung des Triacs 22 auf, die vorzugsweise einen Stromschalter enthält, um dem Triac 22 ein verstärktes Zündsignal als Antwort auf
ι η q ς ^ /. ^ ς ?
das Zündsignal vom Mikrocomputer 10 zuzuführen. Dabei wird durch die Schaltung 66 zur Ansteuerung des Triacs der Mikrocomputer 10 vom Triac 22 isoliert, so daß der Triac 22 mit dem notwendigen Strom zum Schalten versorgt werden kann. Die Schaltung 20 zur Signalverarbeitung weist ferner eine Schaltung 68 zur Verarbeitung des Drehzahlsignals auf, wobei eine Schmitt-Trigger-Vergleicherschaltung das relativ langsam ansteigende und wieder abfallende sinusförmige Signal des Tachogenerators 24 in schnelle Impulssignale für den Mikrocomputer 10 umsetzt. Ferner besitzt die Schaltung 20 zur Signalverarbeitung eine Schaltung 70 zum Rücksetzen des Mikrocomputers 10 beim Einschalten der Versorgungsspannung, wobei die Schaltung 70 mit dem V -Anschluß des Netzteils 12 verbunden ist.
Innerhalb des Netzteils 12 ist zur Erzeugung eines Nulldurchgangsignals eine erste Diode 72 mit dem Anschluß PA5 des Mikrocomputers 10 verbunden. Wenn der Augenblickswert der Wechselspannung auf der ersten Versorgungsleitung 74 des Netzteils 12 positiv ist, fließt der Strom durch den ersten 76 und zweiten Widerstand 77 sowie durch die zweite Diode 78. Somit liegt der Knotenpunkt 63 um den Spannungsabfall an einer Diode unterhalb der potentialfreien Masse, und der Anschluß PA5 wird auf den logischen Zustand 0/gezogen. Wenn während der nächsten Halbwelle die zweite Versorgungsleitung positiv wird, gehen die Dioden 72 und 78 in den Sperrzustand. Da nun über dem ersten Widerstand 76 kein Spannungsabfall erfolgt, liegt der Anschluß PA5 auf VDE)-Potential und nimmt somit den logischen Zustand 1 ein. Somit wechselt der Anschluß PA5 synchron mit jeder Halbwelle der Wechselspannung seinen logischen Zustand von 0 auf 1 und 1 auf 0 und kann zur Erkennung der Nulldurchgänge benutzt werden.
Desweiteren wird eine Drehzahl-Steuerungsvorrichtung geschaffen, die in verschiedenen Typen und Größen von Elektromotoren eingesetzt werden kann. Um die Schaltung entsprechend den zugehörigen Betriebsparametern eines bestimmten Elektrowerkzeugs einzustellen, ist eine Schaltbrückenanordnung 26 vorgesehen. Bestimmte Eingänge der Kanäle A, B und C können entweder auf logisch O oder logisch 1 gesetzt werden, so daß auf diese Weise der Mikrocomputer 1O mit den gewünschten Betriebsparametern geladen werden kann.
-ΙΟ Beispielsweise ist in Figur 1 eine Schaltbrücke 32 gezeigt, durch die an den Eingang PA4 des Kanals A logisch 1 angelegt wird. Es sei angemerkt, daß die Stellung der Schaitbrücken sowie die Interpretation des daraus folgenden Bitmusters durch den Mikrocomputer 10 von der jeweiligen Software
-I5 abhängt. Dabei kann die Schaltbrückenanordnung 26 Drahtbrücken oder Schalter aufweisen, oder es können durchtrennbare Leiterbahnen auf der Platine vorgesehen werden.
Die Schaltung weist ferner eine Einrichtung zur Erzeugung eines Analogsignals auf, das als Sollwert für einen gewünschten Betriebszustand des Elektromotors dient und während des Betriebes vom Benutzer verändert werden kann. Im allgemeinen ist der Parameter die Soll-Drehzahl oder der Soll-Zündwinkel für den Triac o.a. und wird manuell über einen Schalter eingegeben. Obwohl es verschiedene Möglicheiten der Parametereingabe gibt, wird in der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Stellwiderstand 34 als Wandler eingesetzt. Der Stellwiderstand 34 liegt in Reihe mit einem Kondensator 36, der an Masse angeschlossen ist. Wird der Anschluß PB1 entsprechend gesetzt, wird der Kondensator 36 über den Stellwiderstand 34 alternativ geladen und entladen. Die Ladezeit ist proportional zum Widerstandswert des Stellwiderstandes 34, der entsprechend der manuell einstellbaren Schalterstellung variiert werden kann. Somit entspricht die Lade-und Entlade-Zeit der Stellung des Schalters. Bei angemessener Dimensionierung des Kondensators 36, des Stell-
ORiGiNAL
ίο ^ 5 ^ L n ς
Widerstandes 34 sowie einer Software-Taktzeit kann ein dem Soll-Parameter entsprechendes Analogsignal gemäß der Schalterstellung erzeugt werden. Dieses Analogsignal kann dann in ein Digitalsignal für den Mikrocomputer 10 umgewandelt werden.
Es sei angemerkt/ daß selbstverständlich auch andere Formen der Parametereingabe gewählt werden können. Dabei ist auch der Einsatz von Analog-Digital-Wandlern denkbar.
Figur 2 zeigt ein Drehzahl-Drehmoment-Diagramm, in dem zwei Kurven mit unterschiedlichen Zündwinkeln eingetragen sind. Bei der oberen Kurve beträgt der Zündwinkel 180°, d,h. volle Energiezufuhr, während die untere Kurve bei einem niedrigen
Zündwinkel (109°) aufgetragen worden ist. Der Bereich unter den Kurven wird in Drehzahl-Bereiche eingeteilt, so daß eine Matrix entsteht. Jedem Bereich in der Matrix wird ein "Wärmewert" zugeordnet, der sowohl einen positiven, als auch einen negativen Wert annehmen kann, abhängig davon, ob die Temperatur des Elektromotors in diesem Betriebsbereich steigt oder fällt. Die in der Matrix angegebenen Wärmewerte berücksichtigen nicht nur die Größe der vom Motor erzeugten Wärme, sondern ebenfalls den Kühleffekt des vom Anker angetriebenen Gebläses. Der Wärmewert für jeden Bereich wird empirisch ermittelt, gestützt auf folgende drei Faktoren: (1.) die Wärmeeinwirkung auf den Elektromotor in diesem Betriebsbereich, (2.) die vorausberechnete Belastungsgrenze, dessen Wert im Register abgespeichert wird und (3.) die Häufigkeit, in der der Inhalt dieses Registers auf den neuesten Stand gebracht wird.
Die Wärmewerte-Matrix aus Figur 2 wird in den Speicher des Mikrocomputers eingegeben. Der Mikrocomputer ist nun so programmiert, daß er 60-mal in der Sekunde (oder einmal pro Periode der Netzspannung) den entsprechenden Wärmewert abfragt, bestimmt durch den Ist-Zündwinkel des Triacs 22
ORiGiNAL ?NSP£CTiO
sowie die gemessene Ist-Drehzahl des Motors, und anschließend diesen Wert zum Inhalt eines 16-bit-"Temperatur-Registers" addiert oder von diesem subtrahiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Überlastung gemeldet, wenn der Inhalt des Registers mit dem vorausberechneten Überlastungs-Grenzwert übereinstimmt.
Die besonderen Drehzahlwerte, die die verschiedenen Drehzahlbereiche in der Matrix begrenzen, sowie der Überlastungsgrenzwert werden für die einzelnen Elektrowerkzeuge gesondert über die Schaltbrückenanordnung 26 eingestellt und somit nach Einschalten der Spannung vom Mikrorechner gelesen. Da die große Anzahl verschiedener Drehzahl- und Überlastungs-Grenzwerte (siehe Figur 2) in den Speicher des Mikrocomputers eingegeben wird, kann die Einstellung des entsprechenden Elektrowerkzeuges gemäß der Matrix mit Hilfe der Schaltbrückenanordnung während der Herstellung erfolgen. Während des normalen Betriebes wird das 16-bit-Temperatur-Register einmal pro Periodendauer der Netzspannung abgefragt und anschließend sein Inhalt entsprechend der Wärmewerte-Matrix aus Figur 2 erhöht, verringert oder nicht verändert.
Wenn gemäß Figur 2 die Ist-Drehzahl des Ankers über einem vorausberechneten oberen Grenzwert (z.B. 20.000/30.000 U/min) liegt, hat sich das Werkzeug erhitzt und muß bekanntlich gekühlt werden. Gemäß den vorliegenden Berechnungen ist das Elektrowerkzeug stark erwärmt, falls das Temperatur-Register einen Wert enthält, der größer als der vorausberechnete Schwellwert von 10.240 dez. oder 2.800 hex ist. Wenn die Ist-Drehzahl den oberen Drehzahl-Grenzwert überschreitet und das Elektrowerkzeug stark erwärmt ist, wird der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 2 pro Periode der Netzspannung oder um den Wert 120 pro Sekunde (bei einem 60-Hz-Netz) verringert. Ist das Elektrowerkzeug nicht erwärmt, d.h. der Wert des Temperaturrogistors übersteigt nicht 2.800 hex,
wird der Inhalt des Registers weder erhöht noch verringert, da selbst bei relativ hohen Drehzahlen die Kühlung des Werkzeugs unwesentlich unterhalb einer bestimmten Temperatur erfolgt.
Liegt die Ist-Drehzahl unterhalb des oberen Drehzahl-Grenzwertes, entscheides das Programm, ob der Ist-Zündwinkel kleiner als 109 ist, was einer mittleren Leistung entspricht. Bei Zündwinkeln kleiner als 109° wird der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 1 pro Periode der Netzspannung verringert, falls der Wert des Registers oberhalb 2.800 hex liegt; falls der Registerwert unter 2.800 hex liegt, erfolgt keine Änderung, übersteigt der Ist-Zündwinkel den Wert 109°, ist die folgende Veränderung des
-I5 Inhalts des Temperatur-Registers von der Ist-Drehzahl abhängig. Falls die Ist-Drehzahl des Ankers über dem zweiten Drehzahl-Grenzwert (15.000/22.500 U/min) liegt, erfolgt keine Änderung des Inhalts des Temperatur-Registers. Liegt dagegen die Ist-Drehzahl unterhalb des zweiten Drehzahl-Grenzwertes, ober oberhalb eines dritten Drehzahl-Grenzwertes (10.000/15.000 U/min), wird der Inhalt des Registers pro Periode der Netzspannung um den Wert 5 erhöht. Liegt die Drehzahl unterhalb des dritten Drehzahl-Grenzwertes, aber oberhalb eines vierten Drehzahl-Grenzwertes (6.000/9.000 U/min), wird der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 8 pro Periodendauer der Netzspannung erhöht. Bei Drehzahlen unterhalb des vierten Grenzwertes wird der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 23 pro Periodendauer der Netzspannung erhöht.
Wenn das Elektrowerkzeug abgeschaltet ist, zählt der Mikrocomputer den Inhalt des Temperatur-Register herunter, um das normale Abkühlen zu simulieren. Um einen Verlust der Daten des Temperatur-Registers zu verhindern, wird der Mikrocomputer mit Spannung versorgt, solange das Elektrowerkzeug am Netz angeschlossen ist. Somit braucht der Schalter am
- is - 3534057
Elektrowerkzeug nicht heruntergedrückt zu werden, um den Mikrocomputer zu aktivieren. Ist das Elektrowerkzeug einmal am elektrischen Netz angeschlossen, startet das System bei Null und geht davon aus, daß das Werkzeug kalt ist. Wird das Elektrowerkzeug abgeschaltet, dauert die Abkühlung sehr lange; um dieses zu simulieren, wird der Inhalt des Temperatur-Registers um einen bestimmten Wert kleiner 1 pro Periodendauer der Netzspannung verringert. Dies wird dadurch erreicht, daß ein weiterer Zähler so gesetzt wird, daß er eine bestimmte Anzahl von Periodenhälften der Netzspannung (z.B. 14) herunter zählt. Erst wenn dieser Zähler den Wert 0 erreicht hat, wird der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 1 verringert, und der besagte Zähler wird anschließend neu gestartet. Übrigens darf der Inhalt des Temperatur-Registers nicht kleinere Werte als 0 annehmen.
Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen im folgenden die Flußdiagramme aus den Figuren 4 bis 11 näher besprochen werden. In der Praxis werden die Programmschritte vom Mikrocomputer 10 mit Hilfe seines Befehlssatzes abgearbeitet, wobei das Programm in einem Lese-Speicher abgelegt ist.
Gemäß Figur 4 werden nach dem Anlegen der Versorgungsspannung die Register sowie die Ein-/Ausgangs-Kanäle initialisiert. Gleichzeitig wird die Einstellung der Schaltbrückenanordnung gelesen und daraus der entsprechende Drehzahl-Bereich und die zugehörigen Überlastungs-Grenzwerte bestimmt. Ebenfalls wird das Temperatur-Register auf Null gesetzt und sämtliche Überlastungs-Alarm-Kennzeichen rückgesetzt. Insbesondere wird ein erstes Kennzeichen oder Kennzeichen 1 als Anzeige benutzt, daß eine Überlastung erfolgt ist. Ein zweites Kennzeichen (Kennzeichen 2) dient dazu anzuzeigen, daß sich das Elektrowerkzeug in einem Alarmzustand mit geringerer, hin- und herpendelnder Drehzahl befindet. Desweiteren wird ein drittes Kennzeichen (Kennzeichen 3)
benutzt, das die Überlasterkennung und die erfindungsgemäße Erzeugung eines Alarms mit anderen Steuer-Funktionen wie beispielsweise Erfassung eines Rückstoßes oder linearer Spannungsanstieg o.a. koppelt. Das Überlast-Alarm-Kennzeichen 3 kann auch bei anderen Verfahrensschritten abgefragt werden, so daß ein Zusammenwirken mit der Überlasterkennung und der erfindungsgemäßen Alarm-Erzeugung gewährleistet wird.
Nach der Initialisierung wird das Verfahren am Punkt A fortgesetzt, wobei ein Drehzahl-Register mit einem sehr niedrigen Drehzahlwert geladen wird und die Triac- oder Tyristor-Steuerung das Starten des Elektromotors bewirkt, indem ein entsprechend niedriger Zündwinkel in ein Zündwinkel-Register geladen wird. Dabei können ebenfalls die Register für andere Motor-Steuerungs-Funktionen wie beispielsweise die Rückstoßerkennung initialisiert werden. Wenn diese Register einmal mit den geeigneten Anfangswerten geladen sind, wird geprüft, ob das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 2 gesetzt worden ist. Ist es gesetzt und zeigt damit an, daß sich das Elektrowerkzeug im Alarm-Zustand befindet, wird es zurückgesetzt, und der Inhalt des Temperatur-Registers wird um den Wert 2.000 hex verringert, woraufhin das Verfahren am Punkt C (Figur 5) fortgesetzt wird. Ist das Kennzeichen 2 nicht gesetzt, wird am Punkt B (Figur 5) fortgefahren.
Gemäß Figur 5 wird nach dem Punkt B geprüft, ob das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 1 gesetzt ist. Ist es nicht gesetzt und zeigt damit an, daß eine Überlastung des Elektrowerkzeugs nicht erfolgt, wird das Verfahren am Punkt C fortgesetzt. Ist das Kennzeichen 1 gesetzt und zeigt damit an, daß eine Überlastung erfolgt, jedoch das Elektrowerkzeug sich noch nicht im Alarm-Zustand befindet, wird der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 100 hex verringert, und das Steuerungsverfahren wird am Punkt C fortgesetzt. Diese
geringe Reduzierung des Inhalts vom Temperatur-Register simuliert somit das Temperaturverhalten des Elektrowerkzeugs direkt unterhalb des Überlastbereiches.
Nach dem Punkt C (Figur 5) wird das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 1 zurückgesetzt, und der Inhalt des Temperatur-Registers wird um den Wert 1 pro 117 msek. verringert/ wodurch die sehr langsame Abkühlung des Elektrowerkzeugs nachgebildet wird. Anschließend wird am Punkt D die weitere Abarbeitung so lange angehalten, bis der nächste Nulldurchgang des Augenblickswerts der Netzwechselspannung erfolgt. Erst danach wird überprüft, ob der manuell betätigbare Schalter gedrückt ist. Falls nicht, wird das Verfahren am Punkt A (Figur 4) fortgesetzt und somit werden die bisher beschriebenen Verfahrensschritte wiederholt. Falls der Schalter gedrückt ist, wird der vom Tachogenerator 24 gemessene Drehzahl-Istwert gelesen und abgespeichert, woraufhin am Punkt E (Figur 6) fortgefahren wird, an dem der Betrieb des Elektrowerkzeugs auf Rückstoß überprüft wird.
Gemäß Figur 6 wird das Verfahren am Punkt A fortgesetzt, wenn ein Rückstoß erkannt wurde und der Schalter nicht betätigt ist. Treten diese Fälle nicht ein, wird geprüft, ob sich der Augenblickswert der Netzwechselspannung in der ersten (ungeraden) oder zweiten (geraden) Hälfte der Periodendauer befindet. Durchläuft der Augenblickswert die erste Periodenhälfte, wird der Triac oder Tyristor in der gewünschten Zeit gezündet, die vom berechneten Zündwinkel und von der als Analogsignal über den Stellwidertand 34 eingegebene Soll-Drehzahl bestimmt wird. Ist der Triac oder Tyristor in der ersten Halbwelle gezündet worden, wird das Verfahren am Punkt L (Figur 9) fortgesetzt, an dem der nächste Rückstoß-Grenzwert berechnet und danach am Punkt D (Figur 5) fortgefahren wird, um den nächsten Nulldurchgang der Netzwechselspannung abzuwarten.
- is - 3534Q52
Während der zweiten Periodenhälfte wird die Ist-Drehzahl des Elektromotors mit der Soll-Drehzahl verglichen. Stimmen diese Werte nicht überein, muß am Punkt F (Figur 7) geprüft werden, ob die Ist-Drehzahl steigt oder fällt. Stimmen diese Werte überein, werden die Ist-Drehzahl sowie die Versorgungsspannung auf linearen Anstieg überprüft. Erfolgt ein stetiger Anstieg der Versorgungsspannung, wird am Punkt G (Figur 7) eine weitere Änderung unterbrochen, da ja der Augenblickswert der Ist-Drehzahl mit dem Wert der Soll-Drehzahl übereinstimmt und ein weiterer Anstieg der Ist-Drehzahl nicht gewünscht wird. Verändert sich dagegen die Versorgungsspannung des Elektromotors nicht, bleibt der Zündwinkel gegenüber dem Wert während der letzten Periode konstant, so daß der Elektromotor mit konstanter Drehzahl läuft.
Anschließend wird das Verfahren am Punkt H (Figur 8) fortgesetzt.
Figur 7 zeigt die überprüfung auf steigende oder sinkende Drehzahl, beginnend am Punkt F. Ist die Ist-Drehzahl zu hoch, wird der weitere Anstieg der Versorgungsspannung unterbrochen (Punkt G), indem ein Anstiegs-Kennzeichen zurückgesetzt wird. Anschließend werden ebenfalls die Überlastungs- Alarm- Kennzeichen 2 und 3 zurückgesetzt. Wie schon erwähnt, dient das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 2 als Anzeige, daß sich das Elektrowerkzeug im Alarmzustand befindet, gekennzeichnet durch eine auf einem unteren Wert hin- und herpendelnde Drehzahl. Eine ähnliche Aufgabe hat das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 3. Anschließend wird der der Soll-Drehzahl entsprechende Zündwinkel berechnet, und das weitere Verfahren wird am Punkt H fortgesetzt.
Bei zu niedriger Ist-Drehzahl wird das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 3 überprüft. Ist dieses gesetzt, wird eine sehr geringe Zündwinkel-Einstellung für einen langsamen Anstieg der Drehzahl vorgenommen. Dabei hat sich gezeigt, daß ein Anstieg des Zündwinkels um 0,864° pro Periodendauer vorteil-
haft ist. Dadurch wird der Leistungsanstieg im entsprechenden Abschnitt des Alarmzustandes gesteuert. Ist das Kennzeichen 3 nicht gesetzt und befindet sich das Elektrowerkzeug nicht im Alarmzustand, wird das Anstiegs-Kennzeichen auf Drehzahlanstieg abgefragt. Erfolgt kein Drehzahlanstieg, wird der für die Soll-Drehzahl benötigte Zündwinkel berechnet, und das Verfahren wird anschließend am Punkt H fortgesetzt. Steigt dagegen die Ist-Drehzahl an, wird die normale Zündwinkeleinstellung für den Anstieg gewählt, so daß der Elektromotor wegen des sich erhöhenden Zündwinkels vergleichsweise langsam hochläuft. Nach der Einstellung des Zündwinkels wird das Steuerverfahren am Punkt H fortgesetzt.
Gemäß Figur 8 wird am Punkt H das Verfahren zur Erzeugung eines Alarms im Überlastbetrieb fortgesetzt. Dabei wird überprüft, ob das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 1 gesetzt ist. Ist es nicht gesetzt, übernimmt zur Beeinflussung der Drehzahl der Alarm-Zündwinkel den Wert des normalen Betriebs-Zündwinkels. Anschließend wird am Punkt H (Figur 9) fortgefahren, wo der Triac oder Tyristor während der zweiten Halbwelle gezündet wird. Ist das Kennzeichen 1 gesetzt und zeigt damit eine überlastung des Elektrowerkzeugs an, wird der Alarm-Zündwinkel um einen vorausberechneten Betrag verringert, und anschließend wird geprüft, ob dieser kleiner als der Betriebs-Zündwinkel ist. Während der nächsten beiden Verfahrensschritte wird für den Betriebs-Zündwinkel der geringere Wert aus Betriebs- und Alarm-Zündwinkel ausgewählt. Somit steuert nach Erkennen einer überlastung der Alarm-Zündwinkel die Drehzahl, falls der Benutzer nicht eine geringere Soll-Drehzahl gewählt oder das Elektrowerkzeug entlastet hat. Schließlich wird überprüft, ob der Zündwinkel bis auf einen festgesetzten Minimalwert (vorzugsweise 78°) gesunken ist. Ist dieser Minimalwert noch nicht erreicht, wird am Punkt K, sonst am Punkt J fortgefahren (siehe Figur
-20- 3534Q52
Am Punkt J werden gemäß Figur 9 die Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 2 und 3 gesetzt und das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 1 zurückgesetzt, wodurch angezeigt wird, daß der untere Wert der Alarm-Drehzahl erreicht wurde. Der Inhalt des Temperatur-Registers wird dann um den Wert 200 hex verringert, wodurch der Wert des Temperatur-Registers eine gewisse Differenz zur überlastgrenze aufweist, so daß die Motordrehzahl wieder ansteigt und die Überlastgrenze dabei schnell erreicht wird. Es ist ersichtlich, daß dadurch die Drehzahl des Motors im Alarmzustand um einen niedrigeren Wert hin- und herpendelt.
Nach dem Punkt K folgt ein Verfahrensschritt zur Zündung des Triacs in der zweiten Halbwelle der Netzspannung. Dabei wird zuerst geprüft, ob der Triac früh oder spät gezündet werden muß. Muß vor der Zündung des Triacs die Matrix mit den Wärmewerten abgefragt werden, muß die Zündverzögerung verändert werden, um die Zeit für die Ermittlung des Wärmewertes zu kompensieren. Kann andererseits der Triac ohne Abfrage des Wärmewertes gezündet werden, braucht die Zündverzögerungszeit nicht kompensiert zu werden. Nach der Bestimmung des Wärmewertes und der Zündung des Triacs wird am Punkt L der nächste Rückstoß-Grenzwert berechnet, und anschließend wird das Verfahren am Punkt D (Figur 5) fortgesetzt.
Die Figuren 10 und 11 zeigen die Verfahrensschritte für die Berechnung des Inhalts des Temperatur-Registers. Dabei wird zuerst geprüft, ob das Überlast-Alarm-Kennzeichen 1 gesetzt ist. Ist es gesetzt, wird die weitere Ausführung über diejenige Zeit gestoppt, die sonst für die Bestimmung des Registerinhaltes benötigt wird. Ist das Kennzeichen 1 nicht gesetzt, wird der der Ist-Drehzahl und der Versorgungsspannung (bzw. dem Zündwinkel) entsprechende Wärmewert bestimmt. Dazu wird die Tabelle gemäß Figur 2 benötigt. Dann wird geprüft, ob der Wärmewert gleich oder ungleich Null ist. Hat der Wärmewert den Wert 0, wird das Verfahren entsprechend
derjenigen Zeit unterbrochen, die sonst zur Berechnung des Inhalts des Temperatur-Registers benötigt wird. Hat der Wärmewert einen Wert ungleich Null, muß das Vorzeichen ermittelt werden.
5
Ist der Wärmewert positiv ( Erwärmung), wird dieser zum Inhalt des Temperatur-Registers addiert. Anschließend wird geprüft, ob der vorher festgesetzte Überlastungsgrenzwert erreicht ist. Dieser Überlastungsgrenzwert wird nach dem Einschalten der Spannung über die entsprechend eingestellte Schaltbrückenanordnung 26 eingelesen. Ist der Grenzwert noch nicht erreicht, ist hiermit die Festlegung des Inhalts des Temperatur-Registers beendet. Falls der Inhalt des Temperatur-Registers den festgesetzten Überlastungsgrenzwert überschreitet, wird dieser Wert in das Temperatur-Register geladen, und das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 1 wird gesetzt.
Ist der Wärmewert negativ (Abkühlung), wird überprüft, ob der Inhalt des Temperatur-Registers unter dem Wert 2.800 hex liegt. Ist dies der Fall, wird der Kühleffekt als gering erkannt, und der Inhalt des Temperatur-Registers wird nicht verändert. Hat der Inhalt des Temperatur-Registers einen Wert größer als 2.800 hex, wird der Inhalt entsprechend den Werten in der Matrix angepaßt.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäß gesteuerte Leistungszufuhr für einen Elektromotor vor und nach Erkennen der Überlastung. Dabei besteht der Überlastalarm aus einer geringen Reduzierung der zugeführten Leistung, gefolgt von einem zyklischen Anwachsen und Abfallen. Es soll angenommen werden, daß das Elektrowerkzeug in der Zone I sehr stark belastet wird, wobei die Drehzahl gedrückt wird. Diesem Absinken der Ist-Drehzahl wirkt eine elektronische Drehzahlregelung entgegen, indem der Elektromotor mit maximaler Leistung versorgt wird. Dieses Zusammenwirken von gedrückter
Drehzahl und hoher Belastung hat einen hohen Wert im Temperatur-Register zur Folge, bis der Uberlastungsgrenzwert erreicht ist. Punkt A in Figur 3 sei der Punkt, an dem die Überlastung erfolgt und der Alarm ausgelöst wird.
5
Bei Überlastung wird die Motorleistung entsprechend der fallenden Linie von Punkt A zu Punkt B allmählich reduziert, was in der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform 4,8 Sekunden dauert. Der Betrieb im Punkt B entspricht einem Zündwinkel von ungefähr 78°. Gemäß Figur 3 wird am Punkt A das Überlastungs-Alarm-Kennzeichen 1 gesetzt, wodurch der Zündwinkel des Triacs und somit die zugeführte Leistung verringert wird. Eine Ausnahme bildet die plötzliche Entlastung des Elektrowerkzeugs, da eine größere Abnahme des Zündwinkels erforderlich wird, um die Drehzahl zu begrenzen. Ist der Zündwinkel auf 78° gesunken (Punkt B), werden die Kennzeichen 2 und 3 gesetzt, und das Kennzeichen 1 wird zurückgesetzt. An diesem Punkt wird auch der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 200 hex verringert. Dabei nimmt nun der Zündwinkel um 0,864° pro Periodendauer der Netzspannung wieder zu. Mit dem zurückgesetzten Kennzeichen 1 werden die oben beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt, und zwar derart, als ob keine Überlastung bestehen würde. Bei gleichbleibender Belastung wird der Inhalt des Temperatur-Registers innerhalb weniger Sekunden (in der Regel 4 Sekunden) am Punkt C den Uberlastungsgrenzwert wieder erreichen. Dann wird das Kennzeichen 1 wieder gesetzt. In der Zone IV wird bei gleichbleibender Last die zugeführte Leistung zyklisch erhöht und verringert. Dadurch pendelt die Drehzahl des Elektromotros um einen reduzierten Wert, so daß der Benutzer des Elektrowerkzeugs die Überlastung und den daraus folgenden Alarm leicht erkennen kann.
Es sind zwei Rücksetzmöglichkeiten vorgesehen, um den Alarmzustand abzubrechen: Entlasten oder Ausschalten des Elektrowerkzeugs. Wird das Elektrowerkzeug innerhalb der Zone IV entlastet, wird die zugeführte Leistung so weit ansteigen, bis die Ist-Drehzahl die Soll-Drehzahl erreicht (, dabei ist der Alarm-Zustand beendet). Insbesondere bei Entlastung zwischen den Betriebspunkten E und F (mit zurückgesetztem Kennzeichen 1 und gesetzten Kennzeichen 2 und 3), wird der Zündwinkel für den Triac kontinuierlich um 0,864 pro Periodendauer anwachsen, bis die Soll-Drehzahl erreicht wird (Punkt G). Dabei wird der Inhalt des Temperatur-Registers nicht weiter erhöht, sondern bei ansteigender Drehzahl erniedrigt. Wird das Elektrowerkzeug nicht wieder belastet, erfolgt eine kontinuierliche Abkühlung des Elektromotors. Bei wiederholter Belastung jedoch wird nach relativ kurzer Zeit der Alarm-Zustand wieder erreicht. Wird das Elektrowerkzeug innerhalb der Zone V bei sinkender Drehzahl erneut belastet, und zwar beispielsweise zwischen den Punkten D und F (mit den gesetzten Kennzeichen 1, 2 und 3), wird die zugeführte Leistung bis zum Punkt E weiter absinken. Ist dieser Punkt erreicht, wird das Kennzeichen 1 zurückgesetzt und die Leistung wird vom Punkt E zum Punkt G hochgefahren.
Wird das Elektrowerkzeug mittels des Schalters zwischen den Punkten B und G (z.B. mit gesetztem Kennzeichen 2) ausgeschaltet, werden alle drei Kennzeichen zurückgesetzt, und der Inhalt des Temperatur-Registers wird um den Wert 2.000 hex verringert. Wird das Elektrowerkzeug über den Schalter wieder angeschaltet, besteht normaler Betriebszustand, d.h. das Elektrowerkzeug befindet sich nicht im Alarm-Zustand. Bei erneuter Belastung wird erst nach einer gewissen Zeit der nächste Alarm-Zustand wegen Überlastung eintreten. Die Höhe dieser Zeit wird entsprechend dem Inhalt des Temperatur-Registers von der Höhe der Drehzahl und der herrschenden Belastung bestimmt.
Somit hat der Benutzer zwei Möglichkeiten, den Alarm zurückzusetzen. Entweder kann er den Alarm durch Entlasten des Werkzeugs beenden, wobei jedoch bei erneuter, zu starker Belastung der Alarm nach relativ kurzer Zeit wieder erfolgt, 5 oder er kann das Elektrowerkzeug über den Schalter kurz aus- und wieder einschalten, so daß der Alarm beendet wird und eine längere Zeit verstreicht, bis ein weiterer Alarm auftritt.
Wird das Elektrowerkzeug vor dem Punkt A oder nach dem Punkt G (alle Kennzeichen sind zurückgesetzt) kurz aus- und dann wieder eingeschaltet, dürfte die Betätigung des Schalters keine Wirkung auf die Kennzeichen oder auf den Inhalt des Temperatur-Registers haben. Beim Betrieb in Zone II (mit gesetztem Kennzeichen 1 und zurückgesetztem Kennzeichen 2 und 3) hat eine Betätigung des Schalters zur Folge, daß das Kennzeichen 1 zurückgesetzt und der Inhalt des Temperatur-Registers um den Wert 100 hex verringert wird. Die allmähliche DrehζahlabSenkung in Zone II dürfte nämlich vom Benutzer nicht als Überlastalarm erkannt werden, weswegen der Inhalt des Überlast-Registers einen kleineren Wert als den Überlastungsgrenzwert erhält und somit der Alarm noch nicht erfolgt.

Claims (11)

  1. eines Elektroverkzeugs
    Patentansprüche
    Verfahren zur Erzeugung eines Alarms bei einem festgelegten Betriebszustand eines Elektrowerkzeugs, gekenn zeichnet durch die Schritte:
    Erfassung des festgelegten Betriebszustandes; - allmähliche Reduzierung der dem Elektrowerkzeug zugeführten Leistung, bis ein vorher festgesetzter, reduzierter Wert erreicht ist? und
    zyklisches Anheben und Absenken der zugeführten Leistung innerhalb eines festgesetzten Wertebereiches.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der festgesetzte Betriebszustand der Über lastungs zustand ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erfassung des festgelegten Betriebszustandes die Betriebsdrehzahl des Elektrowerkzeugs gemessen wird.
    ORfQiNAL
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erfassung des festgelegten Betriebszustandes die dem Elektrowerkzeug zugeführte Leistung überwacht wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des festgelegten Betriebszustandes folgende Schritte aufweist:
    - Abspeichern eines aus dem Betriebszustand des Elektrowerkzeugs ermittelten Temperaturwertes; Messung der Betriebsdrehzahl des Elektrowerkzeugs;
    - Überwachung der dem Elektrowerkzeug zugeführten Leistung;
    periodische Veränderung des ermittelten Temperaturwertes entsprechend der gemessenen Betriebsdrehzahl sowie der zugeführten Leistung; und
    periodische Überwachung des ermittelten Temperaturwertes -auf Erreichen eines vorausberechneten, dem festgelegten Betriebszustand entsprechenden Grenzwertes .
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Schritte:
    Abspeichern eines aus dem Betriebszustand des Elektrowerkzeuges ermittelten Temperaturwertes; periodische Veränderung des ermittelten Temperaturwertes entsprechend den aktuellen Betriebszuständen des Elektrowerkzeugs; und
    Überprüfung des ermittelten Temperaturwertes auf Erreichen eines vorausberechneten, dem festgesetzten Betriebszustand entsprechenden Grenzwertes.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Temperaturwert dann verändert wird, wenn die Motorleistung den festgesetzten, reduzierten Wert erreicht.
    ORIGINAL
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Entlastung des Elektrowerkzeugs das zyklische Anheben und Absenken der zugeführten Leistung beendet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein vom Benutzer gegebenes Rücksetzsignal das zyklische Anheben und Absenken der zugeführten Leistung beendet wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom Benutzer ein Rücksetzsignal über einen manuell betätigbaren Schalter gegeben wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastung des Elektrowerkzeugs zum Löschen des Alarms führt.
DE3534052A 1984-09-24 1985-09-21 Verfahren zur Erzeugung eines Alarms bei einem im Betrieb eines Elektrowerkzeugs auftretenden Überlastungszustand Expired - Fee Related DE3534052C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/653,780 US4550277A (en) 1984-09-24 1984-09-24 Overload detection and warning system for electric motors in power tools and the like

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3534052A1 true DE3534052A1 (de) 1986-04-03
DE3534052C2 DE3534052C2 (de) 1994-07-14

Family

ID=24622280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3534052A Expired - Fee Related DE3534052C2 (de) 1984-09-24 1985-09-21 Verfahren zur Erzeugung eines Alarms bei einem im Betrieb eines Elektrowerkzeugs auftretenden Überlastungszustand

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4550277A (de)
CA (1) CA1233218A (de)
DE (1) DE3534052C2 (de)
FR (1) FR2570845B1 (de)
GB (1) GB2164811B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5754019A (en) * 1995-03-24 1998-05-19 Marquardt Gmbh Method and circuit arrangement for operating an electric motor
DE19945286A1 (de) * 1999-09-22 2001-04-05 Mets Owerke Gmbh & Co Steuerung für einen Stromwendermotor
DE19851479C2 (de) * 1997-11-25 2001-07-26 Mets Owerke Gmbh & Co Steuerung für einen Stromwendermotor
DE102010003977A1 (de) * 2010-01-02 2011-07-07 Robert Bosch GmbH, 70469 Überlastüberwachung und Steuerung für einen Elektromotor
US10818450B2 (en) 2017-06-14 2020-10-27 Black & Decker Inc. Paddle switch

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE33379E (en) * 1984-03-23 1990-10-09 Black & Decker Inc. Microprocessor based motor control
US4628233A (en) * 1984-03-23 1986-12-09 Black & Decker Inc. Microprocessor based motor control
DE3519840A1 (de) * 1985-06-03 1986-12-04 Heidelberger Druckmaschinen Ag, 6900 Heidelberg Verfahren zur begrenzung der drehzahl eines antriebsmotors einer rotationsoffsetdruckmaschine
US5038088A (en) * 1985-12-30 1991-08-06 Arends Gregory E Stepper motor system
US4779031A (en) * 1985-12-30 1988-10-18 Intellico, Inc. Motor system
SE454625B (sv) * 1986-09-26 1988-05-16 Ssab Svenskt Stal Ab Sett jemte en anordning for att indikera overlast redan vid lyftets start vid lyft i wireupphengd lyftanordning
JP2635332B2 (ja) * 1987-09-14 1997-07-30 ファナック 株式会社 機械加工におけるスピンドルモータと送り用サーボモータとの同期制御方法
GB2215148B (en) * 1988-02-18 1992-04-08 Fenner Co Ltd J H A monitoring system
DE3808028A1 (de) * 1988-03-08 1989-09-21 Siemens Ag Betriebsverfahren und steuerschaltung zur anlaufueberwachung fuer elektrische hochspannungsmotoren mit asynchronem anlauf
JPH06197592A (ja) * 1992-12-25 1994-07-15 Tokai Rika Co Ltd モータ駆動制御装置
US5590235A (en) * 1993-12-03 1996-12-31 Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg DC motor control with periodic reset
JP3407972B2 (ja) * 1994-04-27 2003-05-19 ファナック株式会社 工作機械の熱変位補正方法
JP3644129B2 (ja) * 1996-05-20 2005-04-27 ブラザー工業株式会社 切削加工装置およびその異常検出方法
US6301090B1 (en) * 1997-09-18 2001-10-09 Robert Bosch Gmbh Control system using an electric motor
US6854529B2 (en) * 2000-09-01 2005-02-15 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angenwandten Forschung E.V. Optimizing method for regulating the operating state of a guided machine tool comprising a rotating percussion tool during a boring process
US7116071B2 (en) * 2000-12-06 2006-10-03 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool and motor controller
US6392373B1 (en) * 2000-12-06 2002-05-21 Milwaukee Electric Tool Corporation Automatic reverse motor controller
US6442790B1 (en) 2001-02-09 2002-09-03 The Toro Company Portable blower/vacuum having air inlet cover attachable to blower tube
DE10156218A1 (de) * 2001-11-15 2003-06-05 Metabowerke Gmbh Handgeführtes oder halbstationäres Elektrowerkzeuggerät
JP2003244986A (ja) * 2002-02-19 2003-08-29 Yazaki Corp モーター制御装置
DE10259372A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-08 Hilti Ag Betriebsverfahren und Kühleinrichtung für den Motor eines Elektrowerkzeugs
US7646155B2 (en) * 2003-04-30 2010-01-12 Balck & Decker Inc. Generic motor control system
US7102303B2 (en) * 2003-04-30 2006-09-05 Black & Decker Inc. Generic motor control system and method
US8087977B2 (en) 2005-05-13 2012-01-03 Black & Decker Inc. Angle grinder
DE102005038225A1 (de) * 2005-08-12 2007-02-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung für eine Überlastdetektion bei Handwerkzeugen
US7551411B2 (en) * 2005-10-12 2009-06-23 Black & Decker Inc. Control and protection methodologies for a motor control module
EP1992064B1 (de) * 2006-03-03 2018-11-21 Black & Decker, Inc. Kabelloses elektrowerkzeug mit mehrstufengetriebe und konstanter drehzahl im niedrigdrehmomentbereich
WO2008048615A2 (en) 2006-10-17 2008-04-24 Desa Ip, Llc Hybrid electric device
US7728534B2 (en) 2006-10-17 2010-06-01 Mtd Products Inc Hybrid electric lawnmower
US8732896B2 (en) 2006-10-17 2014-05-27 Mtd Products Inc Hybrid electric cleaning device
US20080152487A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Shaffer Chadwick A Portable blower/vacuum and impeller for use with same
EP1995872A1 (de) * 2007-05-23 2008-11-26 Harman Becker Automotive Systems GmbH Testschaltung für eine Lastimpedanz
US8076873B1 (en) 2007-06-01 2011-12-13 Mtd Products Inc Hybrid outdoor power equipment
JP5116490B2 (ja) * 2008-01-08 2013-01-09 株式会社マキタ モータ制御装置とそれを用いた電動工具
DE102010005008A1 (de) * 2009-01-19 2010-09-16 Hitachi Koki Co., Ltd. Elektrowerkzeug
CN102741024B (zh) 2010-02-11 2016-01-20 胡斯华纳有限公司 具有无刷电机的电池驱动的电动工具
USD747050S1 (en) * 2014-05-14 2016-01-05 The Toro Company Housing of a portable blower/vacuum
CN111788053A (zh) * 2018-02-28 2020-10-16 米沃奇电动工具公司 用于电动工具的模拟停滞系统和方法
CN214352217U (zh) 2018-02-28 2021-10-08 米沃奇电动工具公司 电动工具
US11672390B2 (en) 2019-11-13 2023-06-13 Emerson Electric Co. Vacuum cleaner motor assemblies and methods of operating same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3021689A1 (de) * 1980-06-10 1981-12-17 Metabowerke GmbH & Co, 7440 Nürtingen Ueberlastsicherung fuer den motor, insbesondere eines elektrohandwerkzeugs
US4307325A (en) * 1980-01-28 1981-12-22 Black & Decker Inc. Digital control system for electric motors in power tools and the like

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2716368A (en) * 1951-09-13 1955-08-30 Jr Ralph E Thompson Speed governing device for machine tools
US3564372A (en) * 1968-11-29 1971-02-16 Black & Decker Mfg Co Electrical power control means
US3569807A (en) * 1969-02-27 1971-03-09 Nat Electro Mechanical Systems Motor speed control system
US3849709A (en) * 1973-04-25 1974-11-19 Beeman H Motor control system
US3926264A (en) * 1973-11-23 1975-12-16 Thor Power Tool Co Control circuit for a power tool
DE2431540C2 (de) * 1974-07-01 1984-09-13 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Schaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Maschine gegen zu hohe Erwärmung mit einer Simulationseinrichtung
DE2509002A1 (de) * 1975-01-17 1976-07-22 Bbc Brown Boveri & Cie Messanordnung
DE2516951C3 (de) * 1975-04-17 1981-09-03 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Steuereinrichtung zum Abschalten des Antriebsmotors eines elektrisch betriebenen Schraubers
US4052625A (en) * 1976-04-19 1977-10-04 Cameron George L Motor speed control circuit with overload protection
CA1081316A (en) * 1976-11-12 1980-07-08 Canadian General Electric Company Limited Power control of a stalling motor
GB1589624A (en) * 1977-08-03 1981-05-13 Caterpillar Tractor Co Dc motors
US4408244A (en) * 1978-06-08 1983-10-04 Suddeutsche Kuhlerfabrik Julius Fr. Behr Gmbh & Co. Kg Circuit safe against overload for varying the amount of power to an electric blower motor
IT1097411B (it) * 1978-07-26 1985-08-31 Star Utensili Elett Dispositivo per la limitazione della coppia di un motore elettrico,particolarmente per apparecchio utensile portatile
US4301396A (en) * 1978-09-19 1981-11-17 Gould Inc. Thermal current limiting controller
US4249117A (en) * 1979-05-01 1981-02-03 Black And Decker, Inc. Anti-kickback power tool control
DE2918658B2 (de) * 1979-05-09 1981-04-02 SWF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH, 7120 Bietigheim-Bissingen Wischanlage für Fahrzeuge
US4291355A (en) * 1979-07-30 1981-09-22 General Electric Company Programmable overload circuit
JPS6043266B2 (ja) * 1979-11-12 1985-09-27 ファナック株式会社 電動機駆動制御方式
EP0033161B1 (de) * 1980-01-28 1985-04-17 Black & Decker Inc. Verfahren und Steuerung zur Temperaturüberwachung eines elektrischen Motors
US4317176A (en) * 1980-03-24 1982-02-23 Black & Decker Inc. Microcomputer controlled power tool
US4379986A (en) * 1981-08-24 1983-04-12 Marquette Metal Products Co. Stall sensing circuit for shaded pole motors
US4413213A (en) * 1981-11-04 1983-11-01 Reliance Electric Company Electronic motor protection for variable speed motors
DE3224366A1 (de) * 1982-06-30 1984-01-19 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Steuerschaltung fuer einen elektrischen motor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4307325A (en) * 1980-01-28 1981-12-22 Black & Decker Inc. Digital control system for electric motors in power tools and the like
DE3021689A1 (de) * 1980-06-10 1981-12-17 Metabowerke GmbH & Co, 7440 Nürtingen Ueberlastsicherung fuer den motor, insbesondere eines elektrohandwerkzeugs

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5754019A (en) * 1995-03-24 1998-05-19 Marquardt Gmbh Method and circuit arrangement for operating an electric motor
DE19851479C2 (de) * 1997-11-25 2001-07-26 Mets Owerke Gmbh & Co Steuerung für einen Stromwendermotor
DE19945286A1 (de) * 1999-09-22 2001-04-05 Mets Owerke Gmbh & Co Steuerung für einen Stromwendermotor
DE102010003977A1 (de) * 2010-01-02 2011-07-07 Robert Bosch GmbH, 70469 Überlastüberwachung und Steuerung für einen Elektromotor
US10818450B2 (en) 2017-06-14 2020-10-27 Black & Decker Inc. Paddle switch

Also Published As

Publication number Publication date
DE3534052C2 (de) 1994-07-14
FR2570845A1 (fr) 1986-03-28
FR2570845B1 (fr) 1989-03-31
GB2164811B (en) 1988-10-12
GB2164811A (en) 1986-03-26
US4550277A (en) 1985-10-29
GB8522584D0 (en) 1985-10-16
CA1233218A (en) 1988-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3534052A1 (de) Verfahren zur erzeugung eines alarms bei einem festgelegten betriebszustand eines elektrowerkzeugs
DE2726458C2 (de)
DE3028367A1 (de) Ueberlastschutzschaltung
DE3114135C2 (de) Verfahren und Schaltung zur Temperaturermittlung bei medizinischen Elektromotoren
EP0572588B1 (de) Vorrichtung zur regelung eines generators
DE3114689C2 (de) Service-Intervall-Anzeigevorrichtung für Kraftmaschinen
DE2335753A1 (de) Geraet zur pruefung der geistigen handlungsfaehigkeit einer zu pruefenden person
DE3012976C2 (de)
DE2949114A1 (de) Batterieladegeraet
EP0720266B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung bei Universalmotoren
CH615538A5 (de)
EP0224689B1 (de) Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Gleichstromnebenschlussmotoren an Rotationsdruckmaschinen
DE19626101B4 (de) Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe
DE4327484A1 (de) Batterieladegerät mit Fehlererkennung
EP3183584B1 (de) Versorgungsspannungsdetektionseinrichtung und verfahren zur detektion einer versorgungsspannung
DE4009451A1 (de) Zuendvorrichtung fuer einen verbrennungsmotor
DE112017004450T5 (de) Fahrzeugbeleuchtungseinheits-Steuerungsvorrichtung
DE69911376T2 (de) Verfahren und anordnung zum betreiben von elektronischen vorschaltgeräten für entladungslampen hoher intensität
DE3346435A1 (de) Schaltungsanordnung zum ein- und ausschalten sowie zum ueberwachen elektrischer verbraucher
DE4026232A1 (de) Einrichtung zur ueberwachung eines drehzahlgebers
EP1092867B1 (de) Elektrostarter für einen Verbrennungsmotor mit einer Schutzvorrichtung
DE2718658C2 (de)
DE2462451A1 (de) Vorrichtung zum messen und vergleichen von drehzahlen
DE3620499C2 (de)
DE3308415C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: STOLBERG-WERNIGERODE, GRAF ZU, U., DIPL.-CHEM. DR.

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee