CURRENT-CONTROLLED SEMICONDUCTOR RELAY

Abstract: 1. Domestic electric device or hand tool (4) for an electrically operated accessory device (2), the current of which switches on the domestic electric device or hand tool (4) by means of a semiconductor switch (9) which is located in its feed line, characterized in that a manual switch (3) is arranged in the feed line to the accessory device (2), that a resistor (11) is connected in series with the accessory device (2), the voltage drop of which resistor is supplied to the firing circuit (13, 14) of the semiconductor switch (9), and that in parallel with the resistor (11), two diodes (10, 12) are connected antiparallel.

Description: Stromgesteuertes Halbleiterrelais Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Ansteuerschaltung für einen Halbleiterschalter nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits allgemein bekannt, für verschiedene Geräte Zusatzgeräte anzubieten, die mit dem Hauptgerät einzuschalten sind, ohne dass zusätzliche Schaltverbindungen erforderlich sind. So sind beispielsweise Staubsauger bekannt, die eine weitere Steckdose aufweisen, an die ein Klopfsauger anschliessbar ist. Bei diesen Geräten wird das Zusatzgerät, z.B. der Klopfsauger, zusammen mit dem Hauptgerät, z.B. dem Staubsauger, eingeschaltet. Auch Staubsauger die in Verbindung mit Elektrowerkzeugen zur Staubabsaugung angeboten werden, können elektrisch kombiniert werden. Im Gegensatz zur obigen Gerateart wird hier jedoch das Hauptgerät, z.B. ein Industriestaubsauger, durch das Zusatzgerät, z.B. eine Bohrmaschine, eingeschaltet. Dies bedingt eine grundsätzlich andere Schalt- bzw. Steuerungsart. Genügt im ersten Fall eine Steckdose, die zum Motor des Hauptgeräts parallelgeschaltet wird, benötigt man im zweiten Fall zusätzlich zur Steckdose ein'Steuerelement, das den Motorstromkreis des Hauptgeräts erst dann eingeschaltet, wenn der Stromkreis des Zusatzgeräts eingeschaltet wird. Als geeignetes Steuerelement verwendet man bisher z.B. stromgesteuerte mechanische Relais. Diese stromgesteuerte Relais weisen einen Schalt- und einen Steuerkreis auf. Diese Relais werden mit dem Steuerkreis direkt in den Strom kreis des Zusatzgeräts geschaltet. Sie sprechen an, wenn von dem Gerät Strom aufgenommen wird. Zu diesem Zwecke weisen die stromgesteuerten Relais eine Strom wicklung auf. Nachteilig bei diesen Anordnung ist, daS die Relais nicht sicher schalten, wenn ein minimaler Stromwert unterschritten wird oder dass sie durch einen zu hohen Stromwert überlastet werden können. Wird bei spielsweise ein Elektrowerkzeug im Leerlauf oder bei geringer Last betrieben, so kann es passieren, dass eine angeschlossene Staubabsaugvorrichtung deswegen nicht einschaltet, weil das Relais auf den Leerlaufstrom nicht anspricht. Andererseits besteht die Gefahr, dass bei ner starken Belastung des Elektrowerkzeuges der maxi le Stromwert durch das Relais überschritten wird und as Relais dadurch zerstört wird. - Sei einfachen Elektrogeräten ist es bereits bekannt, einen stromgesteuerten Halbleiter zu verwenden, der als Triac ausgebildet ist. Zum Zünden des Triacs ist ein Übertrager vorgesehen, dessen Primarwicklung im Strom kreis des Zusatzgeräts liegt und an dessen Sekundär wicklung der Zündkreis des Triacs angeschlossen wird. Jedoch macht auch diese Anordnung Schwierigkeiten, wenn grosse Differenzen im Steuerstrom auftreten. Bei niedrigen Strömen im Primärkreis reicht die Zünd energie nicht aus, weil entweder die notwendigen Zündströme für den Triac nicht erreicht werden, oder der Triac wird bei einem hohen Primär strom durch zu hohen Zündströme an der Obergrenze überlastet. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist, dass ein kosten intensiver und schwerer Ubertrager verwendet werden muss, der insbesondere bei Elektrowerkzeugen nur schwer unterzubringen ist und durch sein Gewicht die Handhabbarkeit des Elektrowerkzeuges erschwert. Als weiterer Nachteil ist anzusehen, dass die Kombination von Übertrager und Triac störempfindlich ist, bei Netzstörungen können sich ungewollte Sinschaltungen des. Triacs ergeben. Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemässe Ansteuerschaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass nur einfache elektronische Bauelemente verwendet sind. Dadurch lässt sich die Ansteuerschaltung sehr kompakt und preisgünstig aufbauen. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, aass die Schaltungsanordnung auch bei grossen Unterschieden des Stromes des Zusatzgeräts sicher arbeitet. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Ansteuerschaltung möglich. Vorteilhaft ist es insbesondere, dem Widerstand im Hauptstromkreis ein antiparalleles Diodenpaar parallel zu schalten. Durch diese Massnahme wird der Spannungsabfall am Widerstand so begrenzt, dass weder der Widerstand noch der Halbleiterschalter gefährdet werden. Durch diese Massnahme ist es möglich, nicht nur Thyristoren oder Triacs als Halbleiter einzusetzen, sondern auch Transistoren. Besonders vorteilhaft sind jedoch Thyristoren und Triacs. -Durch die Anordnung von weiteren Widerständen im Steuerstromkreis wird einerseits erreicht, dass der Steuerstrom auf die zulässigen Werte begrenzt wird und andererseits durch die geeignete Wahl der Widerstände eine Vielzahl von Thyristoren und Triacs verwendbar ist. Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Leitungen 5 und 6 der Figur sind an eine Wechselspannungs- quelle, beispielsweise das Stromversorgungsnetz eines Haus haltes angeschlossen. Die Leitung 6 führt zu einem Ein-Aus Schalter 3, dem ein Motor 2 folgt Der Motor 2 ist als Universalmotor ausgebildet der beispielsweise ein Elektrowerkzeug oder ein Haushaltsgerät antreibt. Im weiteren soll jedoch die Erfindung in Verbindung mit einem Elektrowerkzeug erläutert werden. Dem Elektromotor 2 folgt ein Widerstand 11, der in den Stromkreis des Motors 2 geschaltet ist. Der Widerstand 11 steht mit der weiteren Leitung 5 in Verbindung. Parallel zum Widerstand 11 sind zwei Dioden 10 und 12 geschaltet, die antiparallel geschaltet sind. An die Leitung 6 ist ein weiterer Motor 4 angeschlossen. Dieser weitere Motor 4 dient z. B. dazu, eine Staubabsaugung zu betreiben. Dadurch wird erreicht, dass der beispielsweise beim Bohren mit einer Schlagbohrmaschine entstehende Staub sofort abgesaugt wird, so dass es nicht staubt und die Umgebung der Bohrstelle nicht verschmutzt wird. Dem Motor 4 folgt ein Triac 9 der seinerseits mit der Spannungsversorgungsleitung 5 verbunden ist. Der Motor 4 mit dem Triac 9 bildet einen Stromkreis, an den das Gerät, das durch das Elektrowerkzeug geschaltet werden soll, beispielsweise die Staubabsaugung, anschliessbar ist. Zur Ansteuerung des Triacs 9 ist an der Verbindungsleitung zwischen dem Motor 2 und dem Widerstand 11 ein Widerstand 13 angeschlossen, der zum.Gate 15 des Triacs 9 führt. Des weiteren ist ein Widerstand 14 vom Gate 15 zur Verbindungsleitung zwischen Motor 4 und Triac 9 geschaltet. Diese Bauelemente bilden den Ansteuerkreis für den Triac 9. Die gesamte Anordnung mit den Widerständen 11, 13 und 14, den Dioden 10 und 12 und dem Triac 9 ist als stromgesteuertes Halbleiterrelais 1 gekennzeichnet. Die Widerstände 11, 13 und 1k sind in der Summe und im Verhältnis zueinander so gewählt, dass einerseits der Spannungsteilerstrom kleiner ist als der minimale Steuerstrom für den Triac 9 und andererseits die Spannung am Gate des Triacs 9 im Sinusmaxium der Versorgungsspannung etwa die Hälfte der zum Zünden notwendigen Spannung beträgt Um den Wärmeverlust gering zu halten ist ausserdem der Widerstand 11 cirka um den Faktor 10 kleiner als der Widerstand 13, damit ist auch der Spannungsabfall am Widerstand 11 vernachlassigbar klein gegen über der Durchlassspannung der Dioden 10 und 12. Ist nunmehr der Schalter 3 ausgeschaltet, d.h. es fliesst im Stromkreis des Zusatzgeräts kein Strom, so erreicht die Spannung am Gate 15 nicht den notwendigen Wert, den Triac 9 zu zünden. Der Motor 4 bleibt stromlos, so dass der Staubsauger nicht anlaufen kann. Wird nun der Elektromotor 2 des Zusatzgeräts durch Betätigen des Schalters 3 eingeschaltet, so führt der Strom des Zusatzgeräts zu einem Spannungsabfall am Widerstand 11. Dieser SpannungssbfPll ist stromabhängig, wird jedoch durch die beiden Dioden 10 und 12 auf die Diodendurchla3- spannung begrenzt, so dass auch bei hoher Stromaufnahme der Spannungsabfall am Widerstand 11 den Wert von ca. 1 Vnicht überschreiten kann.Der Spannungsabfall am Widerstand 11 addiert sich in jeder Netzhalbwelle gleichphasig zum Spannungsabfall am Widerstand 13. Am Gate 15 erhält nunmehr der Triac 9 eine erhöhte Spannung, die zum Zünden ausreicht. Dadurch wird der Motor k eingeschaltet, und beispielsweise die Staubabsaugung in Betrieb genommen. t Hilfe der Widerstände 13 und 14 ist die Schaltung auf jeden Triac-Typ abstimmbar. Durch den Widerstand 11 wird die untere Ansprechgrenze festgelegt. Die Ansprechgrenze ist umso niedrigerer, çe hochohmiger der Widerstand 11 ist. Wie bereits oben erwahnt, dienen die beiden antiparallelen Dioden 10 und 12 als Begrenzerdioden, die den Widerstand 11 vor einer Überlastung schützen. Hierdurch wird auch vermieden, dass der Steuerstrom für den Triac 9 unzulässig hohe Werte annimmt. Die Belastbarkeit der Dioden 10 und 12 bestimmt schliesslich die obere Stromgrenze im Haupstromkreis. Da an den Dioden nur geringe Sperrspannungen auftreten, sind auch billige Typen sehr gut zu verwenden. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist für einen grossen Steuerstrombereich geeignet. Versuche haben gezeigt, dass ein sicheres Funktionieren der Schaltungsanordnung auch dann noch gegeben ist, wenn zwischen dem minimalen Strom und dem maximalen Strom der Zusatzgeräts ein Verhältnis von 50 gegeben ist.

Claims: Ansprüche 1. Ansteuerschaltung für einen Halbleiterschalter, mittels dem durch einen Zusatzverbraucher ein Verbraucher einschaltbar ist, wobei das Einschalten des Halbleiterschalters in Abhängigkeit vom Strom durch den Zusatzverbraucher erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung t5) zum Zusatz Verbraucher (2) ein Widerstand (11) eingeschaltet ist, dessen Spannungsabfall dem Zündkreis (13, 14) des Halbleiterschalters (9) zugeführt ist. 2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Widerstand (11) antiparallel geschaltete Dioden (10, 12) parallel geschaltet sind. 3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (9) als Thyristor oder Triac ausgebildet ist. 4. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gate (15) des Thyristors oder des Triacs (9) über einen Widerstand (13) zwischen dem Widerstand (11) und dem Anschluss des Zusatzverbrauchers (2) angeschlossen ist. 5. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Widerstand (14) zwischen dem Gate des Thyristors oder Triacs (9) und dessen Anode geschaltet ist.

Inventors: GERSCHNER, MARTIN, HORNUNG, FRIEDRICH, DIPL.-ING.
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1984
Main classification: H03K17
IPC codes: H03K17, H02P1