DE3125157C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlregelschaltung für einen Motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a speed control circuit for an engine according to the preamble of claim 1.

Mit Hilfe der Phasenanschnittssteuerschaltungen läßt sich die Leistungsaufnahme einer Last am Wechselstromnetz durch Verschiebung der Zündimpulse zwischen 0° und 180° Phasenwinkel für den die Last steuernden Triac oder Thyristor verändern bzw. einstellen. Derartige Phasenanschnittsteuerschaltungen sind beispielsweise aus der DE-OS 26 18 414 und der DE-OS 24 15 630 bekannt. Ferner wird die prinzipielle Wirkungsweise der Phasenanschnittsteuerung mit integrierten Halbleiterschaltungen in "Elektronik" 1975, Heft 7, Seiten 72-74 beschrieben. Außerdem ist der Schaltkreis U 111 B der Fa. AEG-TELEFUNKEN für die Phasenanschnittsteuerung bzw. -regelung von Wechselstromverbrauchern vorgesehen.With the help of the phase control circuits the power consumption of a load on the AC network by shifting the ignition pulses between 0 ° and 180 ° Phase angle for the triac or Change or set thyristor. Such leading edge control circuits are for example from the DE-OS 26 18 414 and DE-OS 24 15 630 are known. Furthermore, the basic principle of phase control with integrated semiconductor circuits in "electronics" 1975, issue 7, pages 72-74. Furthermore is the U 111 B circuit from AEG-TELEFUNKEN for the phase control or regulation of AC consumers intended.

Aus der US-PS 33 43 055 ist eine Drehzahlregelschaltung für einen Gleichstrommotor bekannt, der mittels getakteter Gleichspannung über einen gesteuerten Gleichrichter betrieben wird. Der Motor ist mit einer Regelschaltung versehen, mit der eine Überlastung des Motors vermieden wird. Die bekannte Schaltung ist mit magnetischen Verstärkern aufgebaut und nicht integrierbar.From US-PS 33 43 055 is a speed control circuit known for a direct current motor, which by means of clocked DC voltage via a controlled rectifier is operated. The motor is with a control circuit provided with which an overload of the motor is avoided becomes. The known circuit is magnetic Amplifiers built and not integrable.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Drehzahlregelschaltung der eingangs genannten Art noch zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.The present invention is based on the object the speed control circuit of the type mentioned still improve. This object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of the claim 1 solved.

Beim unkritischen Restwert der Motorleistung ist die Drehzahl des Motors vorzugsweise bereits 0, so daß die Motorbereitschaft beispielsweise nur noch durch ein Brummen erkennbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Regelschaltung gibt vorteilhafterweise die Drehzahlerfassung eine Ausgangsspannung ab, die der jeweiligen Istdrehzahl proportional ist. Eine weitere Spannung wird aus der jeweiligen Belastung des Motors abgeleitet, so daß beide Spannungen an einem Operationsverstärker miteinander verglichen werden können. Bei diesem Spannungsvergleich wird die durch einen Grenzwertgeber fest eingestellte unkritische Restleistung des Motors, auf die dieser zurückgenommen wird, schon berücksichtigt. Beim Überschreiten der für die jeweilige Istdrehzahl zulässigen Maximalbelastung wird über den Operationsverstärker und eine nachgeschaltete Logik eine auf die Phasenanschnittsteuerung einwirkende Stromquelle freigegeben, deren Strom eine Reduzierung des Stromflußwinkels am Triac oder Thyristor in der Weise bewirkt, daß die Motorleistung auf den unkritischen Restwert zurückgenommen wird. Dieser Stromquelle wird die oben erwähnte Logik vorgeschaltet, die beispielsweise aus einem Schwellwertschalter und einer bistabilen Kippstufe besteht. Beim Erreichen der für die jeweilige Istdrehzahl zulässigen Maximalbelastung des Motors erfolgt die Durchschaltung des Schwellwertschalters und die Kippfstufe wird so gesetzt, daß die erwähnte Stromquelle freigegeben wird. With the uncritical residual value of the engine power is the Engine speed preferably already 0, so that the Engine standby, for example, only by a hum is recognizable. In the control circuit according to the invention advantageously gives the speed detection Output voltage that is proportional to the actual speed is. Another tension arises from each Load derived from the motor so that both voltages compared with each other on an operational amplifier can be. In this voltage comparison the uncritical set by a limit switch Remaining power of the engine to which it was withdrawn is already taken into account. When exceeding the permissible maximum load for the respective actual speed is connected via the operational amplifier and a downstream Logic an acting on the phase control Power source released, the current of which is a reduction the current flow angle on the triac or thyristor in the manner causes the engine power to the uncritical residual value is withdrawn. This power source will be the one above mentioned logic upstream, for example from a Threshold switch and a bistable flip-flop. When the permissible for the respective actual speed is reached The maximum load of the motor is switched through of the threshold switch and the tilt level is set so that the aforementioned power source is released.  

An den Schwellwertschalter wird in einer vorteilhaften Weiterbildung ein Ladungsspeicher angeschlossen, der sich beim Erreichen des unkritischen Restwertes der Motorleistung und nach Entlastung des Motors entladen kann, so daß die Drehzahl des Motors entlang der Maximal- Lastkennlinie bis zum Erreichen der voreingestellten Solldrehzahl ansteigen kann. Wenn die voreingestellte Solldrehzahl erreicht ist, wird die Kippstufe vorzugsweise durch ein Signal zurückgesetzt und damit die in die Phasenanschnittsteuerung eingreifende zusätzliche Stromquelle wieder vollständig abgeschaltet.The threshold switch is used in an advantageous manner Training connected a charge storage device, the when the uncritical residual value of the engine power is reached and discharge after relieving the engine can, so that the speed of the motor along the maximum Load curve until the preset one is reached Target speed can increase. If the preset The target speed is reached, the flip-flop preferably reset by a signal and thus the additional one that intervenes in the phase control Power source completely switched off again.

Der schaltungstechnische Detailaufbau der Drehzahlregelschaltung sieht beispielsweise vor, daß in Serie zum Motor ein die Motorbelastung messender und sehr niederohmiger erster Meßwiderstand geschaltet ist, an den ein zweiter Meßwiderstand angeschlossen ist, über den ein von einer ersten gesteuerten Stromquelle gelieferter Strom fließt. Diese steuerbare Stromquelle wird mit einer der Istdrehzahl proportionalen Spannung angesteuert. An einem Potentialpunkt P, an dem sich die an den Meßwiderständen abfallenden Spannungen addieren, entsteht somit ein Potential, das den Schaltzustand des in einem nachgeschalteten Operationsverstärker enthaltenen Differenzverstärkers bestimmt.The detailed circuit structure of the speed control circuit provides, for example, that a very low-resistance first measuring resistor measuring the motor load and to which a second measuring resistor is connected, through which a current supplied by a first controlled current source flows, is connected in series with the motor. This controllable current source is driven with a voltage proportional to the actual speed. At a potential point P at which the voltages dropping across the measuring resistors add up, a potential thus arises which determines the switching state of the differential amplifier contained in a downstream operational amplifier.

Die Erfindung und ihre weitere schaltungstechnische Realisierung wird nachstehend noch anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.The invention and its further implementation in terms of circuitry will be based on an embodiment explained.

Die Fig. 1 zeigt die Maximal-Belastungskennlinie n/I. In der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Drehzahlregelschaltung dargestellt, deren wesentliche Teile in ihrem schaltungstechnischen Aufbau in der Fig. 3 wiedergegeben sind. Fig. 1 shows the maximum load characteristic n / I. FIG. 2 shows a block diagram of the speed control circuit according to the invention, the essential parts of which are shown in FIG. 3 in terms of their circuitry structure.

Die Fig. 1 zeigt die Drehzahl/Belastungskennlinie des Motors. Eine bestimmte Drehzahl, z. B. n₁, n₂ oder n _max wird vorgegeben. Bei wachsender Last des Motors steigt die Stromaufnahme gemäß der geraden Kennlinien zunächst gleichmäßig an, wobei die Phasenanschnittsteuerschaltung dafür sorgt, daß die durch Lasterhöhungen bedingten Drehzahlabschwächungen stets wieder ausgeglichen werden. Ab einer bestimmten Last reicht jedoch die drehzahlbedingte Kühlung des Motors nicht mehr aus, so daß die Gefahr der Motorschädigung bzw. Zerstörung besteht. Dieser kritische Punkt ist bei der Drehzahl n₁ bei der Belastung I₁, bei der Drehzahl N₂ bei der Belastung I₂ und bei der Drehzahl N _max beim Strom I _max erreicht. Die Schaltung nach der Erfindung dient dazu, beim Erreichen der für jede Drehzahl typischen Maximalbelastung die Stromaufnahme des Motors bzw. die Leistungsaufnahme und gleichzeitig die Drehzahl automatisch zu reduzieren, bis der Motor nur noch den Reststrom I₀ aufnimmt, bei dem gemäß der Fig. 1 die Drehzahl ihren Wert 0 erreicht hat. Danach soll die Motorleistung, ausgehend von dem der unkritischen Restwert- Leistung entsprechenden Strom I₀, entlang der Maximal- Lastkennlinie wieder ansteigen, bis die Solldrehzahl und die dieser Solldrehzahl entsprechende Maximalleistung erreicht ist. Danach schaltet der Motor wieder in den geraden Kennlinienteil um, in dem bei konstanter Drehzahl die Leistungsaufnahme ansteigen oder sinken kann. Fig. 1 shows the speed / load characteristic of the engine. A certain speed, e.g. B. n ₁, n ₂ or n _max is specified. As the load on the motor increases, the current consumption initially increases uniformly in accordance with the straight characteristic curves, the phase control circuit ensuring that the speed reductions caused by load increases are always compensated for. From a certain load, however, the speed-related cooling of the engine is no longer sufficient, so that there is a risk of engine damage or destruction. This critical point is reached at speed n ₁ at load I ₁, at speed N ₂ at load I ₂ and at speed N _max at current I _max . The circuit according to the invention serves to automatically reduce the current consumption of the motor or the power consumption and, at the same time, the speed when the maximum load typical for each speed is reached, until the motor only consumes the residual current I ₀, in accordance with FIG. 1 the speed has reached its value 0. Thereafter, the motor power, starting from the current I ₀ corresponding to the uncritical residual value power, should increase again along the maximum load characteristic until the target speed and the maximum power corresponding to this target speed is reached. The motor then switches back to the straight part of the characteristic curve, in which the power consumption can increase or decrease at constant speed.

Ein Blockschaltbild für die erfindungsgemäße Drehzahlregelschaltung ist in der Fig. 2 wiedergegeben. Ein Motor M wird über einen Triac angesteuert, wobei der Phasenwinkel der Ansteuerung mit der Phasenanschnittsteuerschaltung Ph geregelt wird. Die Schaltung enthält ferner eine Stromerfassung SE, die den jeweils der Motorleistung entsprechenden Strom mißt und eine diesem Strom entsprechende Ausgangsspannung erzeugt. Die Drehzahlerfassung DE erzeugt eine Ausgangsspannung, die der jeweiligen Istdrehzahl entspricht. Diese Spannung wird an einem Operationsverstärker oder Komparator K mit der von der Stromerfassung SE gelieferten Spannung verglichen, wobei über eine Grenzwerterfassung GW die zulässige Restleistung bzw. der entsprechende Strom I₀, auf den der Motor nach Erreichen der kritischen Leistungsaufnahme gemäß Fig. 1 beschränkt werden soll, vorab Berücksichtigung findet.A block diagram for the speed control circuit according to the invention is shown in FIG. 2. A motor M is controlled via a triac, the phase angle of the control being regulated with the phase gating control circuit Ph . The circuit also contains a current detection SE , which measures the current corresponding to the motor power and generates an output voltage corresponding to this current. The speed detection DE generates an output voltage that corresponds to the respective actual speed. This voltage is compared at an operational amplifier or comparator K with the delivered by the current detecting SE voltage, whereby limited by a threshold detection GW the allowable residual power or the corresponding current I ₀ to which the motor after reaching the critical power consumption according to Fig. 1 should be considered in advance.

Beim Überschreiten der der jeweiligen Istdrehzahl zugeordneten Maximalleistung wird der Komparator K umgeschaltet, so daß eine Stromquelle Q über den Komparator angesteuert wird. Zugleich wird ein Schnellwertschalter S umgeschaltet, der seinerseits eine Kippstufe bzw. eine Speicherzelle SZ so setzt, daß die Stromquelle Q nunmehr über die angedeutete UND-Verbindung L in die Phasenanschnittsteuerschaltung Ph eingreift und dafür sorgt, daß der Phasenwinkel am Triac auf einen Wert zurückgenommen wird, bei dem der Motor M nur den Strom I₀ aufnimmt.When the maximum power assigned to the respective actual rotational speed is exceeded, the comparator K is switched over, so that a current source Q is controlled via the comparator. At the same time, a high-speed switch S is switched, which in turn sets a flip-flop or memory cell SZ so that the current source Q now intervenes in the phase gating control circuit Ph via the indicated AND connection L and ensures that the phase angle at the triac is reduced to a value , in which the motor M only consumes the current I ₀.

Der Sollwert der jeweiligen Drehzahl wird über die Sollwerterfassung SW der Drehzahlregelung DR zugeführt, über die die übliche Steuerung der Leistungsaufnahme des Motors mit Hilfe der Phasenanschnittsteuerung Ph bewirkt wird. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird nach dem Erreichen des unkritischen Restwertes I₀ der Eingriff in die Phasenanschnittsteuerung Ph durch die Stromquelle Q wieder reduziert, so daß der zuvor entlastete Motor wieder anlaufen kann, bis er seine vorgegebene Solldrehzahl erreicht. In der Drehzahlregelung DR wird die jeweilige Istdrehzahl mit der Solldrehzahl verglichen. Wenn der Gleichstand hergestellt ist, wird die Speicherzelle SZ zurückgesetzt, so daß nunmehr die Stromquelle Q völlig von der Phasenanschnittsteuerung abgetrennt wird. Damit ist der normale Regelzustand des Motors wieder erreicht.The setpoint of the respective speed is fed to the speed control DR via the setpoint detection SW , via which the usual control of the power consumption of the motor is effected with the aid of the phase control Ph . In the circuit according to the invention, after reaching the uncritical residual value I ₀, the intervention in the leading edge control Ph by the current source Q is reduced again, so that the previously unloaded motor can start again until it reaches its predetermined target speed. In the speed control DR , the respective actual speed is compared with the target speed. When the tie is established, the memory cell SZ is reset so that the current source Q is now completely disconnected from the phase control. The normal control state of the engine is thus restored.

In der Detailschaltung nach der Fig. 3 wird mit dem Widerstand R₂, der in Serie zum Motor M und zum Triac geschaltet ist, eine der jeweiligen Motorleistung entsprechende Spannung erzeugt. Der Wert des Widerstandes R₂ liegt im mΩ-Bereich, so daß der jeweilige Spannungsabfall zwischen 10 und 100 mV liegt. An den Widerstand R₂ ist ein zweiter Meßwiderstand R₁ angeschlossen, an dem zwei verschiedene Ströme einen Spannungsabfall erzeugen. Der erste Spannungsabfall wird durch den Strom I₀ erzeugt, der den unkritischen Grenzwert der Motorleistung nach dem Abschaltvorgang bestimmt. Dieser Strom I₀ fließt über den Meßwiderstand R₁ und die Dioden DS₁, D₂ sowie den Transistor T₂, der Teil einer Stromspiegelschaltung aus den Transistoren T₁, T₂ und T₃ ist. Ferner fließt über den Widerstand R₁ ein Strom, der der jeweiligen Ist-Drehzahl n _ist entspricht. Hierzu wird auf den Eingang der Transistorschaltung T₁₅ eine Spannung U _ist gegeben, die der jeweiligen Istdrehzahl entspricht, sodaß ein drehzahlabhängiger Strom aus der Stromquelle T₁₅/R₅ über den Widerstand R₁ fließen kann. Der Widerstand R₁ hat beispielsweise einen Wert von 1 kΩ.In the detailed circuit of FIG. 3 one of the respective engine output voltage corresponding to the resistor R ₂, which is connected in series to the motor M and the triac is generated. The value of the resistor R ₂ is in the mΩ range, so that the respective voltage drop is between 10 and 100 mV. A second measuring resistor R ₁ is connected to the resistor R ₂, at which two different currents generate a voltage drop. The first voltage drop is generated by the current I ₀, which determines the uncritical limit value of the motor power after the shutdown process. This current I ₀ flows through the measuring resistor R ₁ and the diodes DS ₁, D ₂ and the transistor T ₂, which is part of a current mirror circuit made up of the transistors T ₁, T ₂ and T ₃. Furthermore, a current flows through the resistor R ₁, which corresponds to the respective actual speed n _ist . For this purpose, a voltage U _is given to the input of the transistor circuit T ₁₅, which corresponds to the respective actual speed, so that a speed-dependent current from the current source T ₁₅ / R ₅ can flow through the resistor R ₁. The resistor R ₁ has a value of 1 kΩ, for example.

Der Komparator bzw. Operationsverstärker besteht aus den Transistoren T₄ und T₅, die nach Art eines Differenzverstärkers emitterseitig miteinander verbunden sind. Die bereits erwähnte Diodenstrecke DS₁, D₂ ist mit der Basis des Transistors T₄ verbunden, während eine völlig gleichartige Diodenstrecke D₃, D₄ zwischen das Bezugspotential und die Steuerelektrode des Transistors T₅ geschaltet ist. In Reihe zur Diodenstrecke D₃, D₄ ist ferner der Widerstand R₃, die Diodenstrecke D₅, D₆, der Widerstand R₄ und der als Diode betriebene Transistor T₁ geschaltet. Hierdurch wird der Strom über den Transistor T₉ und den Widerstand R₆, der den durch den Differenzverstärker fließenden Gesamtstrom bildet, eingestellt. Durch den Stromspiegel T₁, T₂ ist sichergestellt, daß durch die Diodenstrecken D₁, D₂ bzw. D₃, D₄ exakt gleiche Ströme fließen. Mit Hilfe des Transistors T₃ wird über den Stromspiegelverstärker T₁₆ die Stromversorgung der Speicherzelle aus den Transistoren T₁₀ und T₁₁ gewährleistet.The comparator or operational amplifier consists of transistors T ₄ and T ₅, which are connected to one another on the emitter side in the manner of a differential amplifier. The diode path DS ₁, D ₂ already mentioned is connected to the base of the transistor T ₄, while a completely similar diode path D ₃, D ₄ is connected between the reference potential and the control electrode of the transistor T ₅. In series with the diode path D ₃, D ₄ is also the resistor R ₃, the diode path D ₅, D ₆, the resistor R ₄ and the transistor T ₁ operated as a diode. This sets the current through the transistor T ₉ and the resistor R ₆, which forms the total current flowing through the differential amplifier. The current mirror T ₁, T ₂ ensures that exactly the same currents flow through the diode paths D ₁, D ₂ and D ₃, D ₄. By means of the transistor T ₃, the power supply of the memory cell of the transistors T and T ₁₀ ₁₁ is ensured via the current mirror amplifier T ₁₆.

In die Kollektorstrecken der Transistoren T₄ und T₅ des Differenzverstärkers sind als Stromspiegelverstärker wirkende Mehrkollektortransistoren T₆ bzw. T₇ geschaltet. Ein Kollektor des Transistors T₆ liefert seinen Strom an ein Parallel-RC-Glied aus dem Kondensator C₁ und dem Widerstand R₁₀. An dieses RC-Glied ist ferner die Steuerelektrode des Transistors T₈ angeschlossen, der einen Schwellschalter bildet. Die Schwellwertspannung, die zum Umschalten des Transistors T₈ erforderlich ist, ergibt sich aus der Summe der Zenerspannung der Zenerdiode Z und den Basisemitterspannungen der Transistoren T₈ und T₁₁. Wenn diese Schwellspannung an der Basiselektrode des Transistors T₈ infolge eines entsprechenden Spannungsabfalls am RC-Glied C₁R₁₀ überschritten ist, wird die Speicherzelle T₁₀, T₁₁ umgeschaltet, wobei der Transistor T₁₁ leitend wird und der Transistor T₁₀ gesperrt wird. Durch diesen Umschaltvorgang wird die Stromquelle T₁₄ aktiviert, über deren Ausgang die Phasenanschnittssteuerschaltung in der bereits geschilderten Weise beeinflußt wird.In the collector paths of the transistors T ₄ and T ₅ of the differential amplifier, multi-collector transistors T ₆ and T ₇, which act as current mirror amplifiers, are connected. A collector of the transistor T ₆ supplies its current to a parallel RC element from the capacitor C ₁ and the resistor R ₁₀. The control electrode of the transistor T ₈, which forms a threshold switch, is also connected to this RC element. The threshold voltage required to switch the transistor T ₈ results from the sum of the Zener voltage of the Zener diode Z and the base-emitter voltages of the transistors T ₈ and T ₁₁. If this threshold voltage at the base electrode of the transistor T ₈ is exceeded due to a corresponding voltage drop at the RC element C ₁ R ₁₀, the memory cell T ₁₀, T ₁₁ is switched, the transistor T ₁₁ is conductive and the transistor T ₁₀ is blocked. By this switching operation, the current source T ₁₄ is activated, via the output of which the phase control circuit is influenced in the manner already described.

Am Potentialpunkt P addieren bzw. subtrahieren sich die Spannungen, die an den Meßwiderständen R₁ und R₂ abfallen. Der festeingestellte Strom I₀, der über die Diodenstrecke DS₁, D₂ fließt, beträgt beispielsweise 10 µA und verursacht somit am Widerstand R₁ einen Spannungsabfall von 10 mV, wenn R₁ den Wert 1 kΩ aufweist. Es sei angenommen, daß bei einer Drehzahl n₂ aufgrund der Dimensionierung der Stromquelle T₁₅/R₅ durch den Meßwiderstand R₁ ein Strom von 60 µA fließt, der somit am Widerstand R₁ einen Spannungsabfall am Widerstand R₁ auf 70 mV. Bei diesem Ausführungsbeispiel bleibt das Potential am Potentialpunkt P negativ solang der Spannungsabfall am Meßwiderstand R₂, der der Motorleistung entspricht, unter 70 mV liegt. Der durch T₉ und R₆ vorgegebene Differenzverstärkerstrom fließt somit allein über die Transistorenstrecke T₅/T₇ ab.At the potential point P add up or subtract the voltages that drop across the measuring resistors R ₁ and R ₂. The fixed current I ₀, which flows through the diode path DS ₁, D ₂, is, for example, 10 µA and thus causes a voltage drop of 10 mV across the resistor R ₁ when R ₁ has the value 1 kΩ. It is assumed that at a speed ₂ n due to the dimensioning of the power source T ₁₅ / R ₅ through the measuring resistor R ₁, a current of 60 microamps flows, which thus at the resistor R ₁ a voltage drop across the resistor R ₁ to 70 mV. In this embodiment, the potential at the potential point P remains negative as long as the voltage drop across the measuring resistor R ₂, which corresponds to the motor power, is below 70 mV. The differential amplifier current specified by T ₉ and R ₆ thus flows off only via the transistor path T₅ / T ₇.

Erreicht die Leistungsaufnahme des Motors einen Wert, bei dem auch am Widerstand R₂ 70 mV abfallen, nimmt der Potentialpunkt P Null-Potential an, so daß auch an den Eingangselektroden der Transistoren T₄ und T₅ des Differenzverstärkers gleiches Potential anliegt. Nunmehr fließt durch beide Transistoren T₄ und T₅ des Differenzverstärkers ein gleichgroßer großer Strom. Dieser Strom wird am Kollektor des Transistors T₆ zum RC-Glied C₁R₁₀ ausgespiegelt, ist jedoch noch zu gering, um am RC-Glied einen Spannungsabfall zu erzeugen, der über der Schwellspannung des Schalters T₈ liegt. Erst wenn die Spannung am Potentialpunkt P infolge eines weiteren Anstiegs der Motorleistung positiv wird, übernimmt der Transistor T₄ den vollen Strom des Differenzverstärkers, wobei der Transistor T₅ infolge der Rückkopplung eines Kollektors des Transistors T₆ auf den Kollektor des Transistors T₅ rasch und sicher bereits bei einer geringen Potentialanhebung an der Basiselektrode des Transistors T₄ gegenüber dem Potential an der Basiselektrode des Transistors T₅ gesperrt wird.If the power consumption of the motor reaches a value at which the resistance R ₂ drops 70 mV, the potential point P assumes zero potential, so that the same potential is also present at the input electrodes of the transistors T ₄ and T ₅ of the differential amplifier. Now an equally large current flows through both transistors T ₄ and T ₅ of the differential amplifier. This current is reflected at the collector of the transistor T ₆ to the RC element C ₁ R ₁₀, but is still too low to generate a voltage drop on the RC element which is above the threshold voltage of the switch T ₈. Only when the voltage at the potential of point P is positive as a result of a further increase of the engine output, the transistor T ₄ takes over the full current of the differential amplifier, the transistor T ₅ due to the feedback of a collector of the transistor T ₆ to the collector of the transistor T ₅ quickly and is already locked with a small potential increase at the base electrode of the transistor T ₄ compared to the potential at the base electrode of the transistor T ₅.

Der durch den Transistor T₄ fließende Strom wird an dem mit dem Transistor T₈ verbundenen Kollektor des Transistors T₆ ausgespiegelt, so daß nunmehr an dem RC-Glied C₁, R₁₀ ein Spannungsabfall entsteht, der über der Schwellspanung des Transistors T₈ liegt. Infolge der Durchschaltung des Transistors T₈ wechselt auch die Speicherzelle aus den Transistoren T₁₀ und T₁₁ ihren Schaltzustand. Der Transistor T₁₁ wird leitend, so daß der nachgeschaltete Transistor T₁₂ gesperrt wird. Das Basispotential des Transistors T₁₄ steigt somit auf einen diesen Transistor durchsteuernden Wert an. Der Strom durch den Transistor T₁₄ wird durch den Widerstand R₁₁ bestimmt, der in einem Emitterstrompfad des Schwellwerttransistors T₈ liegt. Der Transistor T₈ weist somit zwei parallel geschaltete Emitterstrompfade auf, wobei der eine Strompfad die Zenerdiode enthält und der zweite Strompfad durch den Widerstand R₁₁ und die Basisemitterstrecke des Transistors T₁₃ gebildet wird. Der als Diode betriebene Transistor T₁₃ überbrückt mit seiner Kollektoremitterstrecke die Basisemitterstrecke des Transistors T₁₄. The current flowing through the transistor T ₄ is reflected at the collector of the transistor T ₆ connected to the transistor T ₈, so that now a voltage drop arises at the RC element C ₁, R ₁₀, which is above the threshold voltage of the transistor T ₈ . As a result of the connection of the transistor T ₈, the memory cell from the transistors T ₁₀ and T ₁₁ changes its switching state. The transistor T ₁₁ becomes conductive so that the downstream transistor T ₁₂ is blocked. The base potential of the transistor T ₁₄ thus rises to a value controlling this transistor. The current through the transistor T ₁₄ is determined by the resistor R ₁₁, which is in an emitter current path of the threshold transistor T ₈. The transistor T ₈ thus has two emitter current paths connected in parallel, the one current path containing the Zener diode and the second current path being formed by the resistor R ₁₁ and the base emitter path of the transistor T ₁₃. The transistor T ₁₃ operated as a diode bridges with its collector-emitter path, the base emitter path of the transistor T ₁₄.

Der Strom durch den Transistor T₁₃ hat somit den WertThe current through the transistor T ₁₃ thus has the value

Hierbei ist U _{BT 8} die Spannung an der Basiselektrode des Transistors T₈ und U _{BET 8} bzw. U _{BET 13} sind die Spannungsabfälle an den Basisemitterstrecken der Transistoren T₈ bzw. T₁₃. Da der Transistor T₁4, der mit dem Transistor T₁3 einen Stromspiegelverstärker bildet, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei miteinander verbundene Emitterelektroden aufweist, fließt durch den Transistor T₁₄ der Strom 3I.Here U _{BT 8 is} the voltage at the base electrode of the transistor T ₈ and U _{BET 8} and U _{BET 13} are the voltage drops at the base emitter paths of the transistors T ₈ and T ₁₃. Since the transistor T ₁4, which forms a current mirror amplifier with the transistor T ₁3, has three interconnected emitter electrodes in the exemplary embodiment shown, the current 3 I flows through the transistor T ₁₄.

Durch die Einschaltung dieser Stromquelle 3I, die der Stromquelle Q im Blockschaltbild der Fig. 2 entspricht, wird nunmehr der Stromflußwinkel durch die Phasenschnittsteuerschaltung reduziert, bis sich am Punkt P wieder Null- Potential einstellt. Dies ist dann der Fall, wenn die Motorleistung dem eingestellten Grenzwert I₀ entspricht. Beim Erreichen dieses Zustandes teilt sich der Strom durch den Differenzverstärker wieder gleichmäßig auf die Transistoren T₄ und T₅ auf, so daß die über den Transistor T₆ dem Schwellwertschalter T₈ zugeführte Spannung an sich nicht mehr ausreicht, um diesen Schwellwertschalter durchgeschaltet zu lassen. Da der Kondensator C₁ jedoch noch aufgeladen ist und sich erst langsam entlädt, wird der Eingriff der Stromquelle T₁₄ auf die Phasenanschnittsteuerschaltung langsam reduziert und der Motor läuft entlang der Maximal- Lastkennlinie gemäß der Fig. 1 hoch, bis die vorgegebene Solldrehzahl wieder erreicht ist. Beim Erreichen der Solldrehzahl wirkt auf die Kippstufe T₁₀/T₁₁ ein Signal U _Soll ein, das aus dem Drehzahlvergleich in der Drehzahlregelung DR gemäß Fig. 2 gewonnen wurde. Die Kippstufe wird wieder zurückgesetzt, so daß der Transistor T₁₀ leitend und der Transistor T₁₁ gesperrt wird. Dadurch wird auch der Transistor T₁₂ leitend und die Stromquelle T₁4 wird abgeschaltet. Dies ist der Augenblick, in dem der Motor wieder in den normalen Arbeitsbereich, der den waagrechten Kennlinien gemäß der Fig. 1 entspricht, umgeschaltet wird. Die bekannte Drehzahlregulierung mit Hilfe der Phasenanschnittsteuerschaltung über die Drehzahlregelung DR gemäß Fig. 2 sorgt nun wieder dafür, daß die Motordrehzahl konstant bleibt, solang die zulässige Maximalleistung nicht überschritten wird.By switching on this current source 3 I , which corresponds to the current source Q in the block diagram of FIG. 2, the current flow angle is now reduced by the phase-cut control circuit until zero potential is set again at point P. This is the case when the engine power corresponds to the set limit I ₀. When this state is reached, the current through the differential amplifier is again divided equally between the transistors T ₄ and T ₅, so that the voltage supplied to the threshold switch T ₈ via the transistor T ₆ is no longer sufficient per se to allow this threshold switch to be switched on. However, since the capacitor C ₁ is still charged and only slowly discharges, the intervention of the current source T ₁₄ on the phase gating control circuit is slowly reduced and the motor runs up along the maximum load characteristic curve according to FIG. 1 until the predetermined target speed is reached again . When the target speed is reached, a flip-flop T ₁₀ / T ₁₁ is a signal U _Soll , which was obtained from the speed comparison in the speed control DR according to FIG. 2. The flip-flop is reset again, so that the transistor T ₁₀ conductive and the transistor T ₁₁ is blocked. As a result, the transistor T ₁₂ is conductive and the current source T ₁4 is turned off. This is the moment when the engine is switched back to the normal working range, which corresponds to the horizontal characteristic curves according to FIG. 1. The known speed regulation with the aid of the phase gating control circuit via the speed regulation DR according to FIG. 2 again ensures that the motor speed remains constant as long as the permissible maximum power is not exceeded.

Die erfindungsgemäße Drehzahlregelschaltung eignet sich für alle Motoren, bei denen die Gefahr der Überlastung besteht. Dies gilt beispielsweise für Bohr-, Schleif-, Hobel- oder Sägemaschinen, von Rasenmähern oder Heckenschneidgeräten, Kaffeemühlen und anderen Zerkleinerungsgeräten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurden die wesentlichen Bauelemente der Schaltung gemäß Fig. 3 wie folgt dimensioniert:The speed control circuit according to the invention is suitable for all motors where there is a risk of overload. This applies, for example, to drilling, grinding, planing or sawing machines, lawnmowers or hedge trimmers, coffee grinders and other shredding devices. In a preferred exemplary embodiment, the essential components of the circuit according to FIG. 3 were dimensioned as follows:

R₁= 1 kΩ R₂= 30 mΩ R₅= 48 kΩ R₁₁= 76 kΩ R₁₀= 750 kΩ C₁= 2,2 µF R ₁ = 1 kΩ R ₂ = 30 mΩ R ₅ = 48 kΩ R ₁₁ = 76 kΩ R ₁₀ = 750 kΩ C ₁ = 2.2 µF

die Spannung - U _S betrug 8,5 V.the voltage - U _S was 8.5 V.

Claims (11)

1. Drehzahlregelschaltung für einen Motor (M), der in Serie zu einem angesteuerten Halbleiterschalter angeordnet ist, mit einer zusätzlichen, in die Ansteuerschaltung eingreifenden Last-Begrenzungsschaltung, durch die beim Erreichen einer drehzahlabhängigen Maximalbelastung des Motors die dem Motor zugeführte Leistung auf einen unkritischen Restwert (I₀) beschränkt wird, und mit einer Wiederanlaufschaltung, durch die bei entlastetem Motor automatisch der Anstieg der Drehzahl (n) und der Motorleistung bis zum Erreichen der voreingestellten Solldrehzahl bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein von einer Phasenanschnittssteuerschaltung (Ph) angesteuerter Wechselstrommotor ist, daß aus der Istdrehzahl des Motors eine Spannung (U _ist ) abgeleitet wird, daß eine weitere Spannung aus der Ist-Belastung des Motors abgeleitet wird, und daß diese Spannungen unter Berücksichtigung der durch einen Grenzwertgeber (GW) fest eingestellten unkritischen Restleistung (I₀) an einem Operationsverstärker (K) derart verglichen werden, daß beim Überschreiten der für die jeweilige Istdrehzahl zulässigen Maximalbelastung eine auf die Phasenanschnittsteuerung (Ph) einwirkende Stromquelle (Q) freigegeben wird, deren Strom eine Reduzierung des Stromflußwinkels in der Weise bewirkt, daß die Motorleistung auf den unkritischen Restwert (I₀) beschränkt wird. 1. Speed control circuit for a motor (M) , which is arranged in series with a controlled semiconductor switch, with an additional load limiting circuit, which engages in the control circuit, by means of which, when a speed-dependent maximum load on the motor is reached, the power supplied to the motor reaches an uncritical residual value (I ₀) is limited, and with a restart circuit, by means of which the increase in speed (n) and the motor power is automatically achieved when the motor is unloaded until the preset target speed is reached, characterized in that the motor is controlled by a phase angle control circuit (Ph) Controlled AC motor is that a voltage (U _ist ) is derived from the actual speed of the motor, that a further voltage is derived from the actual load of the motor, and that these voltages taking into account the uncritical residual power set by a limit value transmitter (GW) (I ₀) at an opera ationsamplifier (K) are compared in such a way that when the maximum load permissible for the respective actual speed is exceeded, a current source (Q) acting on the phase control (Ph ) is released, the current of which causes a reduction in the current flow angle in such a way that the motor power is reduced to the uncritical one Residual value (I ₀) is limited. 2. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromquelle (Q) eine Schwellwertschaltung (S) und eine bistabile Kippstufe (SZ) derart vorgeschaltet ist, daß beim Erreichen der für die Istdrehzahl zulässigen Maximalbelastung des Motors (M) die für die Durchschaltung des Schwellwertschalters (S) erforderliche Schwelle überschritten und die Kippstufe (SZ) in einer die Stromquelle (Q) freigebenden Weise gesetzt wird.2. Speed control circuit according to claim 1, characterized in that the current source (Q) has a threshold circuit (S) and a bistable multivibrator (SZ) is connected in such a way that when the maximum load for the actual speed of the motor (M) is reached, the for switching of the threshold switch (S) the required threshold is exceeded and the flip-flop (SZ) is set in a manner enabling the current source (Q) . 3. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schwellwertschalter (S) ein Ladungsspeicher (C₁) angeschlossen ist, der sich beim Erreichen des unkritischen Restwerts (I₀) der Motorleistung und nach Entlastung des Motors entlädt, so daß die Drehzahl des Motors entlang der Maximal-Lastkennlinie bis zum Erreichen der voreingestellten Solldrehzahl ansteigen kann.3. Speed control circuit according to claim 1 or 2, characterized in that a charge accumulator (C ₁) is connected to the threshold switch (S) , which discharges when the uncritical residual value (I ₀) of the engine power and after unloading the engine, so that the speed of the motor can increase along the maximum load curve until the preset target speed is reached. 4. Drehzahlregelschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Wiederanlauf des Motors beim Erreichen der voreingestellten Solldrehzahl die Kippstufe (SZ) zurückgesetzt und damit die in die Phasenanschnittsteuerung (Ph) eingreifende Stromquelle (Q) vollständig abgeschaltet wird.4. Speed control circuit according to one of the preceding claims, characterized in that after the restart of the motor when the preset target speed is reached, the flip-flop (SZ) is reset and the current source control (Q) engaging in the phase control (Ph ) is completely switched off. 5. Drehzahlregelschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zum Motor (M) ein die Motorbelastung messender, sehr niederohmiger erster Meßwiderstand (R₂) geschaltet ist, daß an diesen ersten Meßwiderstand ein zweiter Meßwiderstand (R₁) angeschlossen ist, über den ein von einer ersten gesteuerten Stromquelle (R₅, T₁₅) gelieferter Strom fließt, wobei diese Stromquelle mit einer der Istdrehzahl proportionalen Spannung (U _ist ) angesteuert wird, daß der Potentialpunkt P zwischen dem zweiten Meßwiderstand (R₁) und der ersten Stromquelle (R₅, T₁₅) mit einer zweiten Stromquelle (T₂, D₁, D₂) verbunden ist, die den unkritischen Grenzwert (I₀) bestimmt, auf den die Motorleistung begrenzt wird, so daß sich am Punkt P ein Potential einstellt, das von der Istdrehzahl, der Motorleistung und der fest vorgegebenen Grenzwert- Einstellung abhängig ist.5. Speed control circuit according to one of the preceding claims, characterized in that in series with the motor (M) a motor load measuring, very low-resistance first measuring resistor (R ₂) is connected that a second measuring resistor (R ₁) is connected to this first measuring resistor , via which a current supplied by a first controlled current source (R ₅, T ₁₅) flows, this current source being driven with a voltage proportional to the actual speed (U _ist ) that the potential point P between the second measuring resistor (R ₁ ) and the first current source (R ₅, T ₁₅) is connected to a second current source (T ₂, D ₁, D ₂) which determines the uncritical limit value (I ₀) to which the motor power is limited, so that at point P a Sets potential that depends on the actual speed, the motor power and the fixed limit value setting. 6. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker einen Differenzverstärker mit zwei emitterseitig miteinander verbundenen Bipolartransistoren (T₄, T₅) enthält, wobei die beiden Basiselektroden der beiden Transistoren jeweils über Diodenstrecken (D₁, D₂ bzw. D₃, D₄), in denen von einer ersten Stromspiegelschaltung (T₁, T₂) erzeugte gleiche Ströme fließen, angesteuert werden, daß die erste Diodenkette (D₁, D₂) mit dem Potentialpunkt P verbunden ist, während die zweite Diodenstrecke (D₃, D₄) mit Bezugspotential verbunden ist, so daß der von der ersten Diodenkette (D₁, D₂) angesteuerte erste Transistor (T₄) des Differenzverstärkers dann durchgesteuert wird, wenn sein Basispotential das des zweiten Transistors (T₅) übersteigt.6. Speed control circuit according to claim 1 and 5, characterized in that the operational amplifier contains a differential amplifier with two bipolar transistors (T ₄, T ₅) connected to one another on the emitter side, the two base electrodes of the two transistors each being connected via diode paths (D ₁, D ₂ or D ₃, D ₄), in which the same currents generated by a first current mirror circuit (T ₁, T ₂) flow, are driven so that the first diode chain (D ₁, D ₂) is connected to the potential point P , while the second diode path (D ₃, D ₄) is connected to the reference potential, so that the first transistor (T ₄) of the differential amplifier controlled by the first diode chain (D ₁, D ₂) is turned on when its base potential is that of the second transistor (T ₅) exceeds. 7. Drehzahlregelschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwiderstände (R₁, R₂) derart dimensioniert sind, daß das Potential am Punkt P dann unter gleichzeitiger Durchschaltung des ersten Transistors (T₄) des Differenzverstärkers über das Bezugspotential ansteigt, wenn bei der Istdrehzahl die für diese Drehzahl zulässige maximale Motorleistung erreicht ist. 7. Speed control circuit according to claim 5 or 6, characterized in that the measuring resistors (R ₁, R ₂) are dimensioned such that the potential at point P then rises above the reference potential with simultaneous connection of the first transistor (T ₄) of the differential amplifier, if the maximum motor power permitted for this speed has been reached at the actual speed. 8. Drehzahlregelschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kollektorzweig des ersten Transistors (T₄) des Differenzverstärkers eine zweite Stromspiegelschaltung (T₆) angeordnet ist, über die ein dem Kollektorstrom proportionaler Strom dem Schwellwertschalter zugeführt wird.8. Speed control circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a second current mirror circuit (T ₆) is arranged in the collector branch of the first transistor (T ₄) of the differential amplifier, via which a current proportional to the collector current is supplied to the threshold switch. 9. Drehzahlregelschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter aus einem Schalttransistor (T₈) besteht, der basisseitig an die zweite Stromspiegelschaltung angeschlossen ist, wobei die Basisspannung am Schalttransistor an einem Parallel-RC-Glied (C₁, R₁₀) abfällt, und daß die für die Durchschaltung des Schalttransistors erforderliche Schwellspannung einer bistabilen Kippstufe (T₁₀, T₁₁), R₈, R₉) angeschlossen ist, bestimmt wird.9. Speed control circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the threshold switch consists of a switching transistor (T ₈) which is connected on the base side to the second current mirror circuit, the base voltage on the switching transistor on a parallel RC element (C ₁, R ₁₀) drops, and that the threshold voltage required for switching the switching transistor of a bistable multivibrator (T ₁₀, T ₁₁), R ₈, R ₉) is connected. 10. Drehzahlregelschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dessen Ausgangsstrom die Phasenanschnittschaltung ansteuert, während der Eingangsstromzweig dieses Stromspiegelverstärkers von einem einen Widerstand (R₁₁) enthaltenden Emitterstrompfad des Schwellenwert-Schalttransistors (T₈) gebildet wird, der parallel zu dem die Zenerdiode (Z) enthaltenden Emitterstrompfad liegt.10. Speed control circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the output current drives the phase gating circuit, while the input current branch of this current mirror amplifier is formed by a resistor (R ₁₁) containing emitter current path of the threshold switching transistor (T ₈), which is parallel to which the zener diode (Z) containing emitter current path. 11. Drehzahlregelschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Betrieb von Bohr-, Schleif-, Hobel- oder Sägemaschinen, von Rasenmähern oder Heckenschneidgeräten verwendet ist.11. Speed control circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that they operate of drilling, grinding, planing or sawing machines, lawn mowers or hedge trimmers is used.