DE3914312A1 - Motor overload detection circuit for hand-tool - compares current and voltage values obtained from current flux angle and motor revs - Google Patents

Motor overload detection circuit for hand-tool - compares current and voltage values obtained from current flux angle and motor revs

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Abstract

The circuit monitors the current flux angle and the motor revs, each of which is integrated and the integrated signals are used to obtain a voltage or current value, the 2 obtained values compared. Pref. a voltage obtained from the current flux angle is added to a reference voltage for determining the response threshold. The motor is pref. disconnected automatically when the difference between the 2 compared values is above a given difference value. ADVANTAGE - Has improved safety.

Description

Bei der Steuerung von Universalmotoren, die beispiels­ weise 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. Um ver­ nünftig auswertbare Größen zu erhalten, muß der Span­ nungsabfall an dem in Reihe zum Motor geschalteten Meß­ widerstand im Bereich einiger 100 mV liegen. Da die üb­ lichen 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 wise 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, the is proportional to the motor current and therefore a measure of represents the electrical power of the motor. To ver The chip must be able to obtain future evaluable quantities drop in voltage at the measurement connected in series to the motor resistance is in the range of a few 100 mV. Since the over motor currents are a few amperes Power losses of a few watts at the measuring resistor. This power loss undesirably increases the Operating temperature of the electrical tool and may require special cooling measures. Such a solution also complicates the classification of the Systems in a common board layout.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Erkennen der Überbelastung eines Motors anzugeben, die praktisch ohne zusätzliche Verlustleistung arbeitet. Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung zum Erkennen der Überbelastung eines Motors durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The invention has for its object a circuit to identify the overload of a motor, that works practically without additional power loss. This task is carried out in a circuit for detecting the Overloading of an engine by the characteristic Features of claim 1 solved.

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 U st (Kurve b), so werden jeweils Zünd­ impulse (c) zur Ansteuerung eines Triac ausgelöst. Wäh­ rend des Stromflußwinkels o 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 U o 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 o 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 U o.

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 C 2 R 5 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 R 10 und des Transistors T 1. Das invertierte Signal wird über den Widerstand R 7 durch das Integrationsglied C 3 R 6 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 aid of the integration element C 2 R 5 . 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, with the aid of the resistor R 10 and the transistor T 1 . The inverted signal is converted into a voltage via the resistor R 7 by the integration element C 3 R 6 . The course of this voltage corresponds to curve e in FIG. 1.

Der zum Stromflußwinkel proportionalen Spannung U o wird eine Referenzspannung hinzuaddiert, die durch den Span­ nungsteiler R 8, R 9 und den Emitterfolger T 2 gebildet wird. Diese Referenzspannung U o bietet die Möglichkeit, eine Voreinstellung der Abschaltleistung vorzunehmen, da die Größe der Ansprechleistung durch die Größe der Refe­ renzspannung voreingestellt werden kann.The voltage U o proportional to the current flow angle is added a reference voltage, which is formed by the voltage divider R 8 , R 9 and the emitter follower T 2 . 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 V 1 wird die Diffe­ renzspannung zwischen der vom Stromflußwinkelsignal ab­ hängigen Spannung U o und der drehzahlabhängigen Spannung U o ermittelt. Die Spannungsdifferenz U o -U n wird durch den Transistor T 3 (Stromspiegel) und die Widerstände R 3 und R 4 in einen Strom I ü umgewandelt, der von der Dif­ ferenzspannung U o -U n abhängig ist.With the help of the operational amplifier V 1 , the diffe rence voltage is determined between the voltage U o dependent on the current flow angle signal and the speed-dependent voltage U o . The voltage difference U o - U n is converted by the transistor T 3 (current mirror) and the resistors R 3 and R 4 into a current I ü which is dependent on the differential voltage U o - U n .

Der Strom I ü kann nun mit Hilfe des Integrationsgliedes R 1, C 1 aufintegriert 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 R 1 C 1 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 R 1 , C 1 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 R 1 C 1 means that the overload protection does not react suddenly when the first overload occurs.

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 (kühlt) 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 (cools) heat via a fan wheel and this The faster the motor, the greater the heat dissipation running.

Claims (8)

1. Schaltung zum Erkennen der Überbelastung eines Mo­ tors, insbesondere eines Motors für elektrische Werk­ zeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromflußwinkel und die Drehzahl des Motors ermittelt werden, daß über den Verlauf des Stromflußwinkels und der Drehzahl inte­ griert wird, daß aus den integrierten Signalen von Strom­ flußwinkelverlauf und Drehzahl jeweils eine Spannungs- oder Stromgröße abgeleitet wird und daß die beiden abge­ leiteten Größen miteinander verglichen werden.1. Circuit for detecting the overload of a motor, in particular a motor for electrical tools, characterized in that the current flow angle and the speed of the motor are determined that the course of the current flow angle and the speed is inte grated that from the integrated Signals of current flow angle curve and speed a voltage or current quantity is derived and that the two derived quantities are compared with each other. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ableitung einer zum Stromflußwinkel propor­ tionalen Spannung dieser Spannung eine Referenzspannung hinzuaddiert wird, die die Ansprechschwelle bestimmt.2. Circuit according to claim 1, characterized in that in the derivation of a proportions to the current flow angle tional voltage this voltage is a reference voltage is added, which determines the response threshold. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Überschreiten eines bestimmten Differenz­ betrages der beiden Größen der Motor abgeschaltet wird.3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized net that when a certain difference is exceeded amount of the two sizes the engine is switched off. 4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vergleich der Spannungs­ größen resultierende Differenzspannung in einen von der Differenzspannung abhängigen Strom umgewandelt wird.4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized characterized that from the comparison of the voltage resulting differential voltage into one of the Differential voltage dependent current is converted. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Differenzspannung abhängige Strom auf­ integriert wird und daß der aufintegrierte Strom bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle einen Über­ lastschutz auslöst. 5. Circuit according to claim 4, characterized in that the current dependent on the differential voltage is integrated and that the integrated current at Exceeding a predetermined threshold triggers load protection.   6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Steuerung eines Motors mittels einer Phasenanschnittsteuerung der Stromflußwinkel aus der Phasenanschnittsteuerung ermittelt wird.6. Circuit according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that when controlling a motor by means of a phase control of the current flow angle the phase control is determined. 7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Steuerung des Motors mittels einer Pulsweitenmodulation der Stromflußwinkel aus der Pulsweitenmodulation abgeleitet wird.7. Circuit according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that when controlling the engine by means of a pulse width modulation of the current flow angle from the Pulse width modulation is derived. 8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Drehzahl des Motors ein Tachogenerator oder eine Geberspule und ein Frequenzspannungswandler vorgesehen sind.8. Circuit according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that to determine the speed of the Motors a tachometer generator or an encoder coil and one Frequency voltage converters are provided.
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