Bei der Steuerung von Universalmotoren, die beispielsweise
bei elektrischen Werkzeugen wie Winkelschleifern
oder Kettensägen Anwendung finden, kann es erforderlich
sein, eine elektronische Überlasterkennung bzw. einen
Überlastschutz vorzusehen. Zur Lösung dieses Problems
wird beispielsweise in Reihe zum Motor ein Meßwiderstand
angeordnet, an dem ein Spannungsabfall entsteht,
der proportional zum Motorstrom ist und damit ein Maß
für die elektrische Leistung des Motors darstellt (vgl. DE 31 25 157 A1). Um
vernünftig auswertbare Größen zu erhalten, muß der
Spannungsabfall an dem in Reihe zum Motor geschalteten
Meßwiderstand im Bereich einiger 100 mV liegen. Da die
üblichen Motorströme bei einigen Ampere liegen, entstehen
am Meßwiderstand Verlustleistungen von einigen
Watt. Diese Verlustleistung erhöht in unerwünschter
Weise die Betriebstemperatur des elektrischen Werkzeuges
und zwingt unter Umständen zu besonderen Kühlmaßnahmen.
Außerdem erschwert eine solche Lösung die Einordnung
des Systems in ein übliches Platinen-Layout.When controlling universal motors, for example
with electrical tools such as angle grinders
or chainsaws may be required
be an electronic overload detection or one
Provide overload protection. To solve this problem
becomes, for example, a measuring resistor in series with the motor
arranged at which a voltage drop occurs,
which is proportional to the motor current and therefore a measure
represents for the electrical power of the motor (see. DE 31 25 157 A1). Around
To get reasonable evaluable sizes, the
Voltage drop at the series connected to the motor
Measuring resistance is in the range of a few 100 mV. Since the
usual motor currents are a few amperes
power losses of several at the measuring resistor
Watt. This power loss increases in undesirable
Way the operating temperature of the electrical tool
and may require special cooling measures.
Such a solution also makes classification difficult
of the system in a common board layout.
Aus der DE-OS 32 15 734 ist eine Schaltungsanordnung
zur Drehmomentbegrenzung von Universalmotoren, insbesondere
Motoren für Elektrowerkzeuge bekannt, die eine
Schaltung zur Erfassung und Begrenzung des Motorstroms,
eine Schaltung, die ein die Motordrehzahl angebendes
Signal ableitet, eine Schaltung, die ein die Effektiv
spannung am Motor darstellendes Signal liefert, und
eine Verknüpfungsschaltung aufweist, die abhängig von
den die Drehzahl und die Effektivspannung darstellenden
Signalen sowie dem Kennlinienfeld des Motors ein den
Motorstrom angebendes Signal erzeugt.From DE-OS 32 15 734 is a circuit arrangement
for torque limitation of universal motors, in particular
Motors for power tools are known, the one
Circuit for the detection and limitation of the motor current,
a circuit that indicates an engine speed
Signal derives a circuit that is an effective
provides voltage representing the motor, and
has a logic circuit that depends on
representing the speed and the rms voltage
Signals and the characteristic field of the engine
Signal generating motor current generated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung
zum Vermeiden der Überbelastung eines Motors anzugeben,
die praktisch ohne zusätzliche Verlustleistung
arbeitet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The invention has for its object a circuit
to avoid overloading a motor,
which practically without additional power loss
is working. This object is achieved by a
Circuit solved with the features of claim 1.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs
beispiel erläutert.The invention is based on an embodiment
example explained.
Die Fig. 1 zeigt oben in Gestalt der Kurve a für den
Fall, daß der Motor durch eine Phasenanschnittsteuerung
gesteuert wird, den sägezahnförmigen Verlauf der Rampen
spannung. Schneidet die Rampenspannung die waagrechte
Steuerspannung Ust (Kurve b), so werden jeweils Zünd
impulse (c) zur Ansteuerung eines Triac ausgelöst. Wäh
rend des Stromflußwinkels ϕ erfolgt ein Stromfluß (d)
durch den Motor, dessen Verlauf ebenfalls in der Fig. 1
dargestellt ist. Für den Überlastschutz wird gemäß der
Fig. 1 eine Kurve (e) benötigt, die den Verlauf des
Stromflusses in Form einer integrierten Spannungskurve
U₀ darstellt. Fig. 1 shows above in the form of curve a in the event that the motor is controlled by a phase control, the sawtooth-shaped course of the ramp voltage. If the ramp voltage intersects the horizontal control voltage U st (curve b), firing pulses (c) are triggered to control a triac. During the current flow angle ϕ there is a current flow (d) through the motor, the course of which is also shown in FIG. 1. For the overload protection of the Figure 1 is a curve (e) is in accordance. Required, which represents the profile of the current flow in the form of an integrated voltage curve U₀.
Die Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Er
findung, die das Erkennen der Überbelastung eines Motors
ermöglicht und die gleichzeitig einen Überlastschutz für
einen Motor darstellt. Ausgangspunkt der Schaltung der
Fig. 2 ist ein integrierter Schaltkreis U 212 B der
Firma TELEFUNKEN electronic. Am Pin 14 des U 212 B steht
ein gepulster Strom zur Verfügung, der proportional zur
Drehzahl des gesteuerten Motors ist. Dieser gepulste
Strom wird mit Hilfe des Integrationsgliedes C₂, R₅ in
eine drehzahlproportionale Spannung gewandelt. Am Pin 8
des U 212 B kann ein statisches Stromflußwinkelsignal
abgegriffen werden, das einen Verlauf hat, der genau
invers zu dem in der Fig. 1 dargestellten Verlauf des
Stromflußwinkelsignals ist. Zur Auswertung wird das am
Pin 8 des U 212 B abgegriffene Stromflußsignal inver
tiert, und zwar mit Hilfe des Widerstandes R₁₀ und des
Transistors T₁. Das invertierte Signal wird über den
Widerstand R₇ durch das Integrationsglied C₃, R₆ in eine
Spannung umgewandelt. Der Verlauf dieser Spannung ent
spricht der Kurve e der Fig. 1.
Fig. 2 shows a circuit arrangement according to the invention, which enables the detection of the overload of a motor and which also represents an overload protection for a motor. The starting point of the circuit in FIG. 2 is an integrated circuit U 212 B from TELEFUNKEN electronic. A pulsed current is available at pin 14 of the U 212 B, which is proportional to the speed of the controlled motor. This pulsed current is converted into a speed-proportional voltage with the help of the integration element C₂, R₅. A static current flow angle signal can be tapped at pin 8 of the U 212 B, which has a profile that is exactly inverse to the profile of the current flow angle signal shown in FIG. 1. For evaluation, the current flow signal tapped at pin 8 of the U 212 B is inverted, using the resistor R 1 and the transistor T 1. The inverted signal is converted into a voltage via the resistor R₇ by the integrator C₃, R₆. The course of this voltage corresponds to curve e in FIG. 1.
Der zum Stromflußwinkel proportionalen Spannung U₀ wird
eine Referenzspannung hinzuaddiert, die durch den Span
nungsteiler R₈, R₉ und den Emitterfolger T₂ gebildet
wird. Diese Referenzspannung Uo bietet die Möglichkeit,
eine Voreinstellung der Abschaltleistung vorzunehmen, da
die Größe der Ansprechleistung durch die Größe der Refe
renzspannung voreingestellt werden kann.The voltage proportional to the current flow angle U₀ is added a reference voltage, which is formed by the voltage divider R₈, R₉ and the emitter follower T₂. This reference voltage U o offers the possibility of presetting the switch-off power, since the size of the response power can be preset by the size of the reference voltage.
Mit Hilfe des Operationsverstärkers V₁ wird die Diffe
renzspannung zwischen der vom Stromflußwinkelsignal ab
hängigen Spannung U₀ und der drehzahlabhängigen Spannung
U₀ ermittelt. Die Spannungsdifferenz U₀-Un wird durch
den Transistor T₃ (Stromspiegel) und die Widerstände R₃
und R₄ in einen Strom Iü umgewandelt, der von der Dif
ferenzspannung U₀-Un abhängig ist.With the help of the operational amplifier V₁, the difference voltage between the current flow angle signal dependent voltage U ab and the speed-dependent voltage U₀ is determined. The voltage difference U₀-U n is converted by the transistor T₃ (current mirror) and the resistors R₃ and R₄ into a current I ü which is dependent on the difference voltage U₀-U n .
Der Strom Iü kann nun mit Hilfe des Integrationsgliedes
R₁, C₁ integriert werden und mit Hilfe eines nachge
schalteten Komparators mit einstellbarer Schaltschwelle
zum Schutz des gesteuerten Motors verwendet werden, der
den Motor bei Überbelastung abschaltet. Die durch R₁, C₁
bewirkte Zeitverzögerung bewirkt, daß der Überlastschutz
nicht schlagartig bei der ersten Überlast reagiert.The current I ü can now be integrated with the help of the integration element R₁, C₁ and used with the aid of a downstream comparator with an adjustable switching threshold to protect the controlled motor, which switches the motor off when overloaded. The time delay caused by R₁, C₁ causes the overload protection not to react suddenly at the first overload.
Die Drehzahl des Motors wird deshalb in den Überlast
schutz mit einbezogen, weil ein Motor eine umso höhere
Belastung verträgt, je höher die Drehzahl des Motors
ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein laufender
Motor über ein Lüfterrad Wärme abführt und diese
Wärmeableitung umso größer ist, je schneller der Motor
läuft.The speed of the motor is therefore in the overload
Protection included because an engine has an even higher one
The higher the speed of the motor, the load tolerates
is. This is due to the fact that an ongoing
Motor dissipates heat via a fan wheel and this
The faster the motor, the greater the heat dissipation
running.