CH646021A5 - Circuit arrangement for an electric motor drive having a crawling speed and full-wave control - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen elektromotorischen Antrieb mit Kriechgang und Vollwellensteuerung. Es ist bekannt, in Elektrowerkzeugen einen Ein- und Ausschalter einzubauen, der über 2 Einschaltstellungen verfügt. Ein solches Elektrowerkzeug läuft beim Durchdrücken des Schalters auf die erste Schalterstellung zunächst mit einer niedrigen Drehzahl an und beim weiteren Durchdrücken auf Stellung zwei stellt sich eine höhere, von der Bedienungsperson vorwählbare Drehzahl des Elektro-werkzeuges ein. Die niedrige Drehzahl in Stellung eins kann dabei sowohl durch einen dem Motor vorgeschalteten Festwiderstand als auch durch eine Elektronikschaltung mit Phasen-anschnittcharakteristik verwirklicht werden. Dies hat zum Vorteil, dass der Anlaufstrom allmählich ansteigt und ein etwaiges Auslösen von Haushaltsicherungen vor allem bei grösseren Elektrowerkzeugen vermieden wird. The invention relates to a circuit arrangement for an electric motor drive with a creeper and full shaft control. It is known to install an on / off switch in power tools, which has 2 switch-on positions. Such a power tool initially starts at a low speed when the switch is pushed to the first switch position, and when it is pushed further to position two, a higher speed of the power tool, which can be preselected by the operator, is set. The low speed in position one can be achieved both by a fixed resistor connected upstream of the motor and by an electronic circuit with phase gating characteristics. The advantage of this is that the starting current gradually increases and that household fuses are not triggered, especially with larger power tools.

Weiterhin ist eine elektronisch gesteuerte Sanftanlaufschaltung für Elektromotoren bekannt, die anfangs beim Einschalten nur einen minimalen Phasenanschnitt zulässt. Nachteilig an dieser Schaltung ist, dass die Elektronik bei akzeptabler Zeitdauer für den Sanftanlauf eine Totzeit aufweist; die Elektronik liefert also erst nach einer gewissen Zeit des Einschaltens Zündimpulse. Weiterhin müssen bei dieser Ausführung diverse Bauelemente doppelt ausgeführt werden, wodurch sich ein erhöhter Kostenfaktor ergibt. Schliesslich tritt bei dieser Sanftanlaufschaltung durch die Beschaltung hinter der Feldwicklung der Effekt ein, dass bei Belastung der Maschine an der Feldspule ein höherer Spannungsabfall auftritt als im Leerlauf, was für die Elektronik zu einer geringeren Versorgungsspannung führt und damit ein Verstellen des Furthermore, an electronically controlled soft start circuit for electric motors is known which initially allows only a minimal phase gating when switched on. A disadvantage of this circuit is that the electronics have a dead time with an acceptable duration for the soft start; the electronics therefore only deliver ignition pulses after they have been switched on for a certain time. Furthermore, various components have to be duplicated in this embodiment, which results in an increased cost factor. Finally, with this soft start circuit, the circuit behind the field winding has the effect that a higher voltage drop occurs at the field coil when the machine is loaded than when it is idling, which leads to a lower supply voltage for the electronics and thus an adjustment of the

Stromflusswinkels zu geringeren Werten zur Folge hat. Current flow angle leads to lower values.

Die vorgenannten Schaltungen weisen somit den Nachteil auf, dass entweder ein willkürliches Durchschalten vom ersten in den zweiten Schaltzustand gegeben ist, d.h. der Benützer des Elektrowerkzeuges kann den Schalter voll durchdrücken. The aforementioned circuits thus have the disadvantage that there is either an arbitrary switching from the first to the second switching state, i.e. the user of the power tool can press the switch fully.

oder bei dem Sanftanlaufschalter für Elektromotoren mit Thyristorsteuerung ein willkürliches Durchschalten zwar ausgeschlossen, aber die Schaltung auf eine Phasenanschnittsteuerung begrenzt ist, bei der der Anschnittwinkel sich stetig bis zum vorgegebenen Sollwert verändert; der Motor kann somit nicht eine beliebig vorgegebene Zeitdauer im Kriechgang arbeiten. or in the case of the soft start switch for electric motors with thyristor control, an arbitrary switching through is ruled out, but the switching is limited to a phase gating control in which the gating angle changes continuously up to the predetermined setpoint; the engine can therefore not work in the crawl gear for any predetermined period of time.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der sowohl ein willkürliches Durchschalten ausgeschlossen als auch eine Vollwellensteuerung gegeben ist. It is an object of the invention to provide a circuit arrangement in which both an arbitrary switching through and a full-wave control are given.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dargestellte Schaltung gelöst. Weitere vorteühafte Ausführungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. This object is achieved according to the invention by the circuit shown in the characterizing part of claim 1. Further pretentious designs emerge from the dependent claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgend aufgeführten Zeichnungen dargestellt und werden anschliessend näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings listed below and are subsequently explained in more detail.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 eine Schaltungsanordnung, bei der der Kriechgang über ein Relais geschaltet ist, FIG. 1 shows a circuit arrangement in which the creeper gear is switched via a relay,

Figur 2 eine Schaltungsanordnung, bei der der Aufbau vollelektronisch vorgenommen wurde. Figure 2 shows a circuit arrangement in which the construction was carried out fully electronically.

In Figur 1 wird der Motor M, der von einem Elektronikbaustein 10 und einem Zeitverzögerungsglied 20 angesteuert wird, über den Schalter S aus der Netzspannung über die Klemmen Lls N gespeist. Die Phasenanschnittsteuerung 10 besteht aus einem Gesamtladewiderstand, der sich aus einem Potentiometer P1 und einem parallel liegenden Trimmpotentiometer P 2 sowie einem Festwiderstand R 2 zusammensetzt, des weiteren aus einem Zündkondensator C 2, einem durchschaltenden Diac D 3 sowie einem leistungssteuernden Triac T. In FIG. 1, the motor M, which is controlled by an electronic module 10 and a time delay element 20, is fed via the switch S from the mains voltage via the terminals L1s N. The phase control 10 consists of a total charging resistor, which is composed of a potentiometer P1 and a parallel trimming potentiometer P 2 and a fixed resistor R 2, furthermore an ignition capacitor C 2, a switching diac D 3 and a power-controlling triac T.

Da der Schleiferkontakt des Potentiometers P1 beim Einschalten des Netzschalters S nicht durchgeschaltet ist, wird der Kondensator C 2 wegen des höherohmigen Zustandes von Potentiometer P1 nur langsam aufgeladen, d.h., die Phasenanschnittsteuerung arbeitet bei geringstem Stromflusswinkel. Since the wiper contact of the potentiometer P1 is not switched on when the mains switch S is switched on, the capacitor C 2 is only charged slowly due to the higher impedance state of the potentiometer P1, i.e. the phase control operates at the lowest current flow angle.

Gleichzeitig wird in dem Zeitverzögerungsglied 20 über eine Diode D 1 und einen Widerstand R1 ein Kondensator C1 solange aufgeladen, bis er die Zenerspannung einer parallel angeordneten Zenerdiode D 2 erreicht. Die Zenerdiode D 2 bricht dann durch und lässt ein Relais Re durchschalten, so dass ein Teil des Abgriffes des Potentiometers P1 kurzgeschlossen wird, wodurch sich in der Phasenanschnittsteuerung 10 ein gleicher oder höherer Stromflusswinkeleinstellt, der vom Benützer vorbestimmt und bis auf maximalen Durchlass des Triacs T gewählt werden kann. At the same time, a capacitor C1 is charged in the time delay element 20 via a diode D 1 and a resistor R1 until it reaches the Zener voltage of a Zener diode D 2 arranged in parallel. The Zener diode D 2 then breaks through and a relay Re switches through, so that part of the tap of the potentiometer P1 is short-circuited, as a result of which an equal or higher current flow angle is set in the phase gating control 10, which is predetermined by the user and up to the maximum passage of the triac T. can be chosen.

In der Figur 2 wird der Motor M über ein Triac T bei geschlossenem Netzschalter S angesteuert. Die Zündung des Triacs T wird über einen handelsüblichen Phasenanschnitt-steuerbaustein IS 10, der in bekannter Weise eine netzsynchrone Rampenspannung mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht, über Dioden D10 und Dil und einen Widerstand R14 vorgenommen. Die Sollwertspannung für den Baustein IS 10 wird dabei über ein Potentiometer P 1 aus einer im Baustein erzeugten Festspannung abgegriffen. Durch Beschaltung mit einem Transistor Tr und einem Zeitglied, bestehend aus einem Widerstand R1 einem Kodensator C 10 sowie einem Entladewiderstand R11, wird beim Einschalten über den Schalter S der Transistor Tr zunächst im gesperrten Zustand betrieben, d.h., dass die Sollwertspannung einen höhe2 In FIG. 2, the motor M is controlled via a triac T with the mains switch S closed. The triac T is ignited via a commercially available phase gating control module IS 10, which compares a grid-synchronous ramp voltage with a predetermined setpoint value in a known manner, via diodes D10 and Dil and a resistor R14. The setpoint voltage for the IS 10 module is tapped via a potentiometer P 1 from a fixed voltage generated in the module. By connecting a transistor Tr and a timing element, consisting of a resistor R1, a capacitor C 10 and a discharge resistor R11, the transistor Tr is initially operated in the blocked state when switched on via the switch S, i.e. the setpoint voltage has a high level2

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

646 021 646 021

ren Wert annimmt als bei durchgeschaltetem Transistor Tr, wodurch die Zündung des Triacs T erst zu einem sehr späten Zeitpunkt der Netzhalbwelle erfolgt. ren value than when the transistor Tr is turned on, whereby the ignition of the triac T takes place only at a very late point in the network half-wave.

Ist der Ladevorgang für den Kondensator C 10 beendet, so schaltet der Transistor Tr durch und lässt den über das Potentiometer Pi eingestellten Sollwert am Eingang B des Pha-senanschnittbausteines IS 10 erscheinen. When the charging process for the capacitor C 10 has ended, the transistor Tr switches through and the setpoint set via the potentiometer Pi appears at the input B of the phase gating module IS 10.

Ein Kondensator C 11 und ein Widerstand R12 dienen zur Einstellung der Rampenspannung. A capacitor C 11 and a resistor R12 are used to adjust the ramp voltage.

Der integrierte Baustein IS 10 wird über ein Kleinspan-nungsnetz betrieben. The integrated IS 10 module is operated via a low voltage network.

Ein Widerstand R 13 dient zur Synchronisation mit der Netzfrequenz. A resistor R 13 is used for synchronization with the mains frequency.

Der besondere Vorteil der aufgeführten Schaltungen besteht darin, dass über eine genau vorgegebene Zeitdauer die Maschine im Kriechgang betrieben wird und sodann ein Durchschalten in eine vorgegebene Drehzahl, die vom Benützer eingestellt werden kann, selbsttätig erfolgt, d.h. die willkürliche Durchschaltung durch die Bedienungsperson wird unterbunden. The particular advantage of the listed circuits is that the machine is operated in crawl speed over a precisely specified period of time and then a switching through to a specified speed, which can be set by the user, takes place automatically, i.e. the arbitrary switching through by the operator is prevented.

Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, dass diese Zeitglieder noch variabel ausgeführt werden können, so dass die Zeitdauer des Kriechganges von dem Benützer über ein weiteres Potentiometer anstelle eines Festwiderstandes eingestellt werden kann. Of course, there is the possibility that these timing elements can still be designed variably, so that the duration of the crawl can be set by the user via a further potentiometer instead of a fixed resistor.

Diese Schaltungsanordnungen weisen bei Schraubern den These circuit arrangements have the screwdriver

Vorteil auf, dass beim Einschrauben einer Schraube im Anlauf eine Deformation des Schraubenkopfes vermieden wird, im Gegensatz zu den üblichen Schraubern, bei welchen der plötzliche Einschaltvorgang zum Abreissen des Schrauben-5 kopfes führen kann. The advantage of this is that deformation of the screw head is avoided when screwing in a screw during startup, in contrast to conventional screwdrivers, in which the sudden switch-on process can lead to the screw head being torn off.

Ausserdem wird allgemein bei Anwendungen dieser Schaltungsanordnungen die Unfallgefahr aufgrund der «menschlichen Schrecksekunde » vermindert. In addition, the risk of accidents due to the “human startling second” is generally reduced in applications of these circuit arrangements.

Durch diese Schaltungsanordnungen wird weiterhin ein io schonender Anlauf von Getrieben etc. erreicht, wodurch sich der Verschleiss an diesen Teilen verringert. Je nach Einstellung der Zeitglieder können die Schaltungen selbstverständlich auch als strombegrenzende Anlaufhilfen für Hochleistungsmotoren verwendet werden. These circuit arrangements also ensure that gears etc. are started gently, which reduces wear on these parts. Depending on the setting of the timing elements, the circuits can of course also be used as current-limiting starting aids for high-performance motors.

i5 Der automatische Kriechgangeffekt bietet zudem - beispielsweise bei Elektrowerkzeugen - in all den Einsatzfällen einen ausserordentlichen Bedienungskomfort, bei denen bisher die Motordrehzahl nach kurzzeitigem Langsamlauf erhöht werden musste, wie z.B. beim Anbohren ohne Ankör-20 nung, beim Ansetzen von Stichsägen an konvexe Werkstücke oder von Gewindeschneidern, um nur einige Anwendungsfälle zu nennen. i5 In addition, the automatic creeper effect - for example with power tools - offers exceptional ease of use in all cases in which the engine speed had to be increased after a short slow speed, e.g. when drilling without a punch, when attaching jigsaws to convex workpieces or taps, to name just a few applications.

Bei Bohrhämmern mit Luftpolsterschlagwerk stellt sich der Effekt ein, dass während der Kriechgangdauer ein Häm-25 mern des Schlagwerkes vermieden wird, wodurch ein leichtes Ansetzen des Bohrhammers und ein schonendes Anbohren von schlagempfindlichen Materialien möglich ist. The effect of rotary hammers with air cushion hammer mechanism is that hammering of the hammer mechanism is avoided during the creeper period, which means that the hammer drill can be easily attached and gentle drilling of materials sensitive to impact possible.

C C.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims (5)

646 021 PATENTANSPRÜCHE646 021 PATENT CLAIMS 1. Schaltungsanordnung für einen elektromotorischen Antrieb mit Kriechgang und Vollwellensteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass: 1. Circuit arrangement for an electric motor drive with creeper gear and full shaft control, characterized in that: ein Motor (M) von einer Phasenanschnittsteuerung (10) und einem Zeitverzögerungsglied (20) gesteuert wird, a motor (M) is controlled by a phase control (10) and a time delay element (20), die Phasenanschnittsteuerung (10) ein Potentiometer (Pj) zur Einstellung eines vorwählbaren Stromflusswinkels aufweist und der Phasenanschnitt durch einen Triac (T) dem Motor (M) zugeführt wird, the phase control (10) has a potentiometer (Pj) for setting a preselectable current flow angle and the phase control is fed to the motor (M) by a triac (T), der Motor (M) nach Ablauf einer über die Elemente des Zeitverzögerungsgliedes (20) vorgegebenen Zeitdauer mit dem über das Potentiometer (Pi) vorgewählten Stromfluss-winkel weiterbetrieben wird, the motor (M) is operated with the current flow angle preselected via the potentiometer (Pi) after a period of time predetermined by the elements of the time delay element (20), der Motor (M) während der durch die Elemente des Zeitverzögerungsgliedes (20) vorbestimmten Zeitdauer mit minimalem Phasenanschnitt gesteuert wird. the motor (M) is controlled with a minimum phase control for the period of time predetermined by the elements of the time delay element (20). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitverzögerungsglied (20) nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer mittels eines Relais (Re) 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the time delay element (20) after the predetermined time period by means of a relay (Re) oder eines Schalttransistors (Tr) den über das Potentiometer (PO vorgewählten Stromflusswinkel einschaltet. or a switching transistor (Tr) switches on the current flow angle selected via the potentiometer (PO). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitverzögerungsglied (20) einen Festwiderstand (Ri) für eine bestimmte Zeitverzögerung oder einen regelbaren Widerstand zur frei wählbaren Zeitverzögerung aufweist. 3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the time delay element (20) has a fixed resistor (Ri) for a certain time delay or a controllable resistor for a freely selectable time delay. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenanschnitt durch einen Thyristor oder einen Triac (T) durchgeführt wird. 4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the phase gating is carried out by a thyristor or a triac (T). 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromflusswinkel mit einem in einem Druckschalter (S) integrierten Schiebewiderstand einstellbar ist. 5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the current flow angle is adjustable with a sliding resistor integrated in a pressure switch (S).