专利名称：用于控制或调节真空吸尘器的电机功率的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制或调节真空吸尘器的电机功率的设备，该真空吸尘器至少具 有电机、除尘设备和吸嘴，该设备具有用于控制或调节电机功率的配置(在下文中简称为 调节设备)和用于检测吸嘴区域内的负压的第一传感器。
背景技术：
这种用于控制或调节真空吸尘器的电机功率的设备是众所周知的，并且通常用于 圆筒型真空吸尘器。特别地，如果所检测的推力变得太大，也即是说，用于在将被吸尘的地 板上推或拉地板吸嘴或吸嘴(如缝隙吸嘴等)所需的力变得太大时，所述设备用于减小电 机功率。这种情况可能发生在如当地板吸嘴从坚硬的地板移动至非常柔软的地毯上时。因 为柔软的材料特性，因此较少的空气从外部进入地板吸嘴，从而导致所述地板吸嘴中散布 的负压上升。负压的上升导致推力相应地上升。现有技术包括各种用于再次减少推力的方法，例如，一种解决方法包括减小电机 功率。例如，其它解决方法规定地板吸嘴上升以使更多的空气能够流入，或者规定开启辅助 空气通道以减小负压。当使用这种类型的真空吸尘器时，一些物体可被真空吸尘器吸起，而阻塞真空吸 尘器并且因此使真空吸尘器不能继续使用。用户首先必须从吸嘴或地板吸嘴上将该物体移 除，这是困难和费力的。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提出一类设备以使它们提高操作者的便利，特别 是当物品阻塞吸嘴时，并且更易将阻塞物从吸嘴处移除。在上文所述的装置情况下，该目的被如下实现将调节设备设计为如果负压的上 升率超出预定值那么将电机关闭一段预定的时间。也即是说，调节设备监控负压的变化，并且当发生非常快速的负压上升时，例如在 0. 1秒内上升IOOhPa的范围时，得出吸嘴(如地板吸嘴等)已经突然被阻塞的结论，并且将 电机关闭一段短的时间。因为电机被关闭，因此已经被真空吸尘器吸起的物品被再次通过 吸嘴释放，或者所述物品至少可非常容易地被使用者移除。在预定时间段过去之后，电机被正常重启，并且设备以正常的控制或调节模式工作。该设备的优点是在无需提供额外技术措施的情况下提高了操作者的便利。因为用 于检测负压的传感器已经因为其它目的而非常普遍存在，因此只需相应地将调节算法添加 至调节设备。在优选的实施方式中，调节设备具有微分单元，其用于对来自于传感器的信号相 对于时间进行微分。该方案具有这样的优点，即，能够非常有效和准确地判断负压的上升率。
优选地，调节设备具有比较单元，其被提供有来自于微分单元的输出信号和预定 的比较值。在该设备的辅助下，将来自于微分单元的作为上升率度量的确定值与预定的比较 值进行比较。在优选的实施方式中，传感器是以模拟压力传感器的形式被提供的。这具有成本方面的优势，因为模拟压力传感器是具有低复杂性的元件，因此是合 适的。在优选的实施方式中，第一传感器与调节设备形成第一控制环路，以根据来自于 该传感器的信号使负压保持为低于预定值，并且因此使推力保持低于预定值。这具有这样的优点，S卩，负压的检测可被额外地用于调节推力，也即是说，使所述 推力低于预定的最大推力值。因为负压与推力成正比，因此所检测的负压可被用于得出与 推力有关的结论。因此，不必提供任何更复杂的额外的测力传感器，例如，应变计的形式的 测力传感器。在优选的实施方式中，提供用于检测容积气流的第二传感器，第二传感器与调节 装置形成第二控制环路，以根据来自于第二传感器的信号使容积气流保持在预定容积气流 值，并且提供控制环路选择设备，其根据来自于两个传感器的信号激活两个控制环路中的一个。也即是说，根据本发明所述的电机功率调节设备具有两个非同时作用的控制环 路。相反地，控制环路选择设备选择两个控制环路中的一个以用于调节电机功率，尤其是根 据由两个传感器提供的值进行选择。例如，如果第一传感器发出超出预定值的推力信号时， 控制环路选择设备从执行容积气流调节的控制环路切换到执行推力调节的另一控制环路。 该控制环路保持启用状态，直到控制环路选择设备接收到来自于第一传感器的信号表面表 明推力已经再次下降至预定最大值以下。这样不仅有利于改善吸尘结果，还改善了操作员的便利。在优选的实施方式中，调节设备被设计为使电机仅在由第一传感器检测到的负压 超出预定值时关闭。这种方式的优点是，在尽管已经识别了负压的快速上升、但是还未达到特定的负 压值的某些情况下，可避免关闭操作。例如，这些情况可发生在吸嘴从非常坚硬的地板移动 至非常柔软的地板上时。在该情况下，负压的上升是非常大的，但是，因为吸嘴不会被阻塞， 所以负压将不会达到预定值。本发明提出的问题也可通过用于控制或调节真空吸尘器的电机功率的方式被解 决，所述方法包括如下步骤检测吸嘴处的负压；计算所检测的负压值；以及如果上升率超 出预定值，则在预定时间周期内关闭电机。该方法的优点已经在上面进行了描述，因此这里将不再对这些优点进行重复说 明。在优选的实施方式中，将所检测的负压相对于时间进行微分，然后与预定值进行 比较。通过使用这种方法，可特别有效和精确地确定上升率。在优选的实施方式中，电机的功率是按照使推力低于预定值的方式被调节的。
这种方法具有这样的优点，即，因为使用者可一直以低于最大预定值的力度移动 地板吸嘴，因此增加了操作员便利。由本发明提出的问题也可通过包含根据本发明的调节设备的圆筒型真空吸尘器 被解决。本发明的其它优点和精华可在说明书和附图中找到。不用说，上述特征和下面将解释的特征不仅可以分别指定的组合进行使用，而且 可在不偏离本发明的范围的情况下结合或单独使用。
下面将参照示例性的实施方式并且在附图的辅助下更详细地对本发明进行描述， 其中图1示出了真空吸尘器的示意图；图2示出了真空吸尘器中使用的调节设备的示意性方框图；和图3示出了用于解释调节设备的操作方式的曲线图。
具体实施例方式图1示意性地示出了真空吸尘器，特别是圆筒型真空吸尘器，其被定义为参考符 号10。圆筒型真空吸尘器10具有外壳12，其不仅可容纳电机(图中未示出)还可容纳除 尘设备，特别是包含除尘袋15的除尘袋容纳设备14。外壳12还包含控制或调节电机所需 的电子设备，电机的功率通常通过所谓的相位门控器(phase gating controller)被调节。软管和/或导管16从真空除尘器外壳12通向吸嘴，特别是为了清洁而在地板上 被推动的地板吸嘴18。虽然下文中仅讨论了地板吸嘴，但是任何其它类型的吸嘴也可被用 于替换地板吸嘴。因为这种类型的圆筒型真空吸尘器的一般设计是众所周知的，因此将不 再进一步详细说明所述圆筒型真空吸尘器。由电机抽出的空气经由地板吸嘴18和软管16进入滤除尘埃粒子的除尘袋15，然 后通过电机再次离开真空吸尘器外壳12。为了使真空状态保持不变，必须对由除尘袋产生的持续改变的流阻进行补偿。特 别地，除尘袋与电机之间的容积气流应该保持恒定以达到好的真空状态。为了使容积气流保持恒定，圆筒式吸尘器10包括控制回路，该控制回路具有用于 检测除尘设备(特别是除尘袋容纳设备14)与电机之间的容积气流的传感器，并且根据所 述容积气流调节电机的功率。当容积气流控制器启用时，如果地板吸嘴18从坚硬的地板被推至柔软的地毯，那 么，从外部流入地板吸嘴18并且因此进入除尘袋的气流会显著地减少，这将使容积气流控 制器增大电机功率，从而因为减小的容积气流率而再次达到由预定的恒定容积气流率。然而，这将导致地板吸嘴更加坚固地吸附于地板，并且使推动地板吸嘴所需的力 (推力)进一步增加，这将使使用变得相当困难。为了克服容积气流控制器的缺点，提供另一个控制回路，其通过传感器检测推力 并且调节电机功率以使推力不超出预定值。然后，将两个控制回路彼此连接，以使当推力超出预定值时，总是使用影响推力的第一控制回路。在该情况下，执行容积气流控制的第二控制回路被禁用。推力通过第一控 制回路被调节，直到推力下降至低于预定值为止。然后，第二控制回路被重新启用，并且第 一控制回路被禁用。因此，提供的两个控制回路根据预定的标准或规则被使用，通常两个控制回路中 仅有一个是可用的，而另一个控制回路是无效的。在所述的示例性实施方式中，根据所检测 的推力选择将被激活的控制器。如果超出了预定推力，那么将激活第一控制回路，反之则激 活第二控制回路。在真空吸尘期间，地板吸嘴经常会被无意吸起的物品阻塞。其结果是，容积气流控 制器将电机转换至其最大功率以保持预定的容积气流值。其次，这意味着，物品是以最大电 机功率被吸起的。为了移除该阻塞物，用户必须通过抵抗吸力以将物品从地板吸嘴18处拉出，或者 关掉电机以减小吸力。这使利用真空吸尘变得更加困难并且未增加利用真空吸尘器打扫的 便利。为此，圆筒型真空吸尘器10具有控制或调节电路(在下文中只被称作调节电路)， 如果在特定时间内负压上升(或压力下降)非常高，那么关闭电机功率一段短时间。如果 负压例如在0. 1秒内上升了 IOOhPa,那么调节电路可据此得出这样的结论，即，因为特殊物 品被吸起而导致地板吸嘴18被阻塞。在该情况下，如果电机在短时间周期内被关闭，那么地板吸嘴18可容易地与已经 吸入的物品(例如窗帘等)分离，或者用户可容易地将已经吸起的物品与地板吸嘴18分罔。此外，调节电路还可将所测的负压与预定值进行比较，并且允许在超过该值时关 闭电机。为了达到上述功能，调节设备被设计为如图2所示。图2是调节系统的设计的示意图，地板吸嘴18和除尘袋容纳设备14被表示为矩 形并且均表示流阻。调节切换设备20包括调节电路24，例如为微处理器的形式，其经由线 36接收具体的输入信号，评估所述信号并将所述信号以功率调节信号的形式输出至电机 22。调节设备20包括压力传感器32，其与地板吸嘴18相关联并且对地板吸嘴18中散 布的负压(或压力)进行测量。压力传感器32可提供在地板吸嘴18的区域或在圆筒型真 空吸尘器的外壳12中的软管16的末端处。压力传感器32是以模拟压力传感器33的形式 被提供的。调节设备20具有另一个压力传感器34，其被放置在除尘袋容纳设备14与外壳12 内的电机22之间。两个传感器32、34经由线36将它们的信号输出至调节电路24。两个控制回路40、 42被构造为，第二控制回路40包括压力传感器34和调节电路24，第一控制回路42包括压 力传感器32和调节电路24。如前所述，第二控制回路40用于保持除尘袋容纳设备14与电机22之间具有恒定 的容积气流，并且第一控制回路42确保推力未超出预定值。应该注意，在本发明的示例性实施方式中，推力不是通过力传感器确定的，而是通过测量地板与地板吸嘴18之间的负压确定的。因为推力与负压之间满足正比关系，因此通 过检测负压可得到关于所需推力的结论。地板吸嘴18处的负压越高，用于在地板上推动或 拉动地板吸嘴所需的力就越大。与压力传感器32相似，压力传感器34也被设计为模拟压力传感器35的形式，可 通过所测的压力得出关于空气的流速的结论，并且因此得出关于容积气流的结论。因此，流 速测量传感器不是必须的，而是可使用压力传感器34作为替代品而被提供。第二或第一控制回路40、42通过控制回路选择设备28被激活，控制回路选择设备 28被提供在调节电路24中。根据压力传感器32输出的信号，将第一控制回路或者第二控制回路42、40激活。如前所述，当地板吸嘴18处的负压低于预定值时，控制回路选择设备28激活第二 控制回路40 ；当来自于传感器32的信号(也即是说在那里测得的负压)高于预定值时，控 制回路选择设备28切换至第一控制回路42。因此，调节设备20首先确保容积气流保持恒定，即使除尘袋被缓慢地填充并且因 此流阻增加。在该情况下，调节电路24增大电机22的功率。其次，为了防止调节操作导致 地板吸嘴18处的负压的过多上升并且因此导致推压的过多上升，在该情况下，将第一控制 回路激活，直到负压(并且因此推力)已经下降至最大值以下时，所述第一控制回路再次减 小电机功率。为了按照上述方式暂时关闭电机，调节电路24具有微分器50，将来自于传感器32 的信号提供给微分器50。微分器50对地板吸嘴18处所测的负压进行微分并且将结果提供 给比较器52。比较器52将由微分器提供的值与预定值进行比较，并且将结果转发给由参考 符号54标识的电机功率控制器，由微分器提供的值是对负压变化率的度量。如果来自于比较器52的输出信号指示已经超出了预定值，那么在短暂的时间周 期内关闭电机，例如几秒。然后，电机被再次开启，并且两个控制回路40、42中的一个变为 启用的。调节电路24可选地具有另一个比较器，首先将由第一传感器32检测的负压值提 供给该比较器，其次将预定值提供给该比较器。如果所检测的负压值超出预定值，那么电机 的关闭被阻碍，也即是说，关闭未被执行，即使上升率超出预定值。图3所示的图形说明三个情况，这些情况示出了地板吸嘴18处的不同负压分布。情况1示出了与相对于时间恒定的负压分布，并且因此电机关闭操作不必被激 活。在情况2中，压力在时间窗ΔΤ内从300下降至225hPa(等同于负压增大)。在如0. 1 秒等时间周期Δ T内负压的上升低于应用于比较器52的预定值，因此电机在这种情况下也 不关闭。在所示的情况3中，负压上升了 IOOhPa,也即是说，在时间Δ T内压力从300hPa下 降至200hPa。负压的快速上升被认为是地板吸嘴18堵塞，这是因为差值(例如，IOOhPa除 以0.1秒)大于预定值。电机功率控制器54接收来自于比较器52的相应的输出信号，并 允许电机在预定时间周期内关闭。在该时间周期过去之后，电机被再次开启。在这里应该 注意，所选的压力值完全是示例性的并且仅用于解释本发明，但是本发明不应该被局限于 所述值。根据负压的上升电机被关闭，这完全独立于第一和第二控制回路。特别地，电机可在没有这两个控制回路的情况下被关闭。为了根据压力的上升关闭电机，仅需提供压力传 感器32、微分器50、比较器52以及电机功率控制器54。在该情况下，例如，不需要用于容积 气流调节的传感器34。 然而，结合两个控制回路和所述控制回路选择，根据本发明的电机的关闭特别有 利，这是因为在技术花费保持不变的情况下可实现增加便利的很多功能。
权利要求
一种用于控制或调节真空吸尘器的电机功率的设备，所述真空吸尘器至少具有电机、除尘设备和吸嘴，所述设备还具有用于控制或调节所述电机功率的装置(24；调节设备)；和第一传感器(32)，其用于检测所述吸嘴(18)的区域内的负压；所述设备的特征在于，所述调节设备(24)被设计为如果所述负压的上升率超出预定值，则在预定的时间周期内将所述电机(22)关闭。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述调节设备(24)具有微分单元(50)， 所述微分单元对来自于所述传感器(32)的信号相对于时间进行微分。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述调节设备(24)具有比较单元(52)， 所述比较单元被提供有来自于所述微分单元(50)的输出信号以及预定的比较值。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述传感器(32)是模拟压 力传感器(33)。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述传感器(32)与所述调 节设备(24)形成第一控制环路(42)，以根据来自于所述传感器(32)的信号使负压保持为 低于预定值，从而使推力保持为低于预定值。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，还包括用于检测容积气流的第二传感器(34)，所述第二传感器(34)与所述调节设备形成第 二控制环路(40)，以根据来自于所述第二传感器(34)的信号将容积气流保持为低于预定 容积气流值；以及控制环路选择设备(28)，根据来自于两个传感器(32、34)的信号激活两个控制环路 (40、42)中的一个。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第二传感器(34)是压力传感器 (35)。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述调节设备(24)被设计 为仅当由所述第一传感器检测到的负压已经超出预定值时关闭所述电机。
9.一种用于控制或调节真空吸尘器的电机功率的方法，所述真空吸尘器至少具有电 机、除尘设备和吸嘴，所述方法包括如下步骤检测所述吸嘴处的负压；计算所检测的负压的上升率；以及如果所述上升率超出预定值，则在预定时间周期内将所述电机关闭。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所检测的负压相对于时间进行微分， 并且然后与预定值进行比较。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，将所述电机功率调节为使推力低于预定值。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的方法，包括如下步骤检测所述除尘设备与所述电机之间的容积气流；只要所检测的负压高于预定值，则将所述电机的功率调节为使负压低于预定值，否则， 将所述电机的功率调节为保持预定的容积气流值。
13.根据权利要求9至12中任意一项所述的方法，其特征在于，仅当所述吸嘴处检测的负压还超出了预定值时，才将所述电机关闭。
14. 一种真空吸尘器，其具有电机、除尘设备和吸嘴，所述除尘设备能够容纳除尘袋，所 述吸嘴经由吸入管线连接于所述电机，其特征在于，还包括权利要求1至8中的任意一项所 述的调节设备。
全文摘要
本发明涉及用于控制或调节真空吸尘器的电机功率的设备，该真空吸尘器具有至少一个电机、除尘设备和吸嘴，该设备还具有用于控制或调节电机功率的装置(24)(调节设备)和用于检测吸嘴(18)区域内的负压的第一传感器(32)，其特征在于，调节设备(24)被设计为如果负压上升率超出预定值，那么在预定时间周期内将电机(22)关闭。
文档编号A47L9/28GK101883515SQ200880118884
公开日2010年11月10日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年12月4日
发明者马瑞·科曼 申请人:格哈德·库尔策