CN102018472A - 清洁装置及其侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清洁装置及其侦测方法，其中清洁装置包括：一吸尘风扇、一驱动马达、一阻抗侦测装置、以及一控制单元，其中驱动马达驱动吸尘风扇进行吸尘动作，阻抗侦测装置与驱动马达电性连接，且用以侦测驱动马达的阻抗；控制单元与驱动马达及阻抗侦测装置分别电性连接，当阻抗侦测装置侦测的阻抗值高于一设定值时，控制单元停止驱动马达对于吸尘风扇的驱动。

Description

清洁装置及其侦测方法

技术领域

本发明是有关于一种清洁装置及其侦测方法，特别有关于一种可适用于自走式吸尘器的集尘侦测方法。

背景技术

微粒(灰尘)侦测技术目前多被应用于传统吸尘器、空气清净机、自走式吸尘器及无尘室中的微粒量侦测与环境控制方面，使清扫更有效率；若能简单有效地侦测吸尘量的多寡，将可使传统吸尘器、空气清净机、自走式吸尘器的使用更有效率，达到环保节能减碳的目的。

按已知微粒侦测技术大致可分为以下三类：

(1)光学式侦测：主要原理是利用一对光学发射与接收装置，利用接收器测量光源所发出的光通量。原则上光通量会随着空气中灰尘粒密度的提高而下降，进而辨别目前的灰尘量。于1984年提出的US4601082专利是以光学式传感器作为垃圾侦测之用，而于1997年和2000年提出的US5608944及US6571422专利则分别以电路设计进行信号处理，如放大、滤波等方法，以提高传感器的灵敏度。

(2)压差式侦测法：其原理是利用吸入口与集尘盒之间的压力差，判断滤网是否需要更换或集尘盒的垃圾量是否已满。

(3)压电式压力感测法：将PZT(lead zirconate titanate)压力感测组件设置在吸尘器吸入口的管壁内，通过微粒吸入时撞击于PZT压力感测组件上的压力大小，来区别吸入口的垃圾量多寡。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种环保的、使用更有效率的清洁装置。

又，本发明的目的在于提供另一种清洁装置的侦测方法，主要是利用侦测吸尘风扇的马达阻抗，进行清洁装置的集尘量侦测，用以判断集尘盒是否已满或吸入口的滤网阻塞需更换。

又，本发明的另一目的在于提供一种清洁装置，可将吸尘风扇排风的废气引导至光学传感器，避免灰尘(垃圾)影响光学传感器的灵敏度。

又，本发明的又一目的在于提供一种清洁装置的侦测方法，可依吸入口中多个传感器输出值电压值的平均值的大小，如较佳实施例中，清洁装置以判断是左边较脏或右边较脏的情形。

本发明提供一种清洁装置，包括：一吸尘风扇、一驱动马达、一阻抗侦测装置、以及一控制单元，其中驱动马达驱动吸尘风扇进行吸尘动作，阻抗侦测装置与驱动马达电性连接，且用以侦测驱动马达的阻抗；控制单元与驱动马达及阻抗侦测装置分别电性连接，当阻抗侦测装置侦测的阻抗值高于一设定值时，控制单元停止驱动马达对于吸尘风扇的驱动。

在一实施例中，清洁装置为一吸尘器，其中吸尘器可为一自走式吸尘器，其可包括一驱动系统，以提供自走式吸尘器的行走动力。

在一实施例中，清洁装置可还包括一集尘单元，其与吸尘风扇连通，当控制单元停止驱动马达对于吸尘风扇的驱动时，清洁装置停止作动或与控制单元电性连接一警示装置显示被启动，其集尘单元被清理；其中集尘单元可包括一滤网以及一集尘盒，其滤网被更换或集尘盒被清理；又，清洁装置包括一警示装置，其警示装置可为一发光二极管。

在一实施例中，清洁装置可还包括一壳体以及多个光学传感器，其中壳体可容吸尘风扇，且具有一吸入口，而光学传感器设置于壳体的吸入口中，用以侦测通过吸入口的垃圾量，并非用以限定本发明，任何其所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰。

在一实施例中，清洁装置可还包括一吹气装置，其出风口位于光学传感器的外侧，用以吹气至光学传感器的表面；又，吹气装置与吸尘风扇连通，且包括一阀装置，其与控制单元电性连接，用以控制吹气装置的作动与否。

在一实施例中，吸入口为长条状，且被区分为左区块和右区块，而多个光学传感器分别被设置于左区块和右区块；又，光学传感器包括一发射器和一接收器，且发射器和接收器以彼此相对的方式或同方向的方式被设置于吸入口中。

在一实施例中，驱动马达为无刷式马达，且阻抗侦测装置被整合于无刷式马达的控制电路中。

在一实施例中，控制单元包括一带通滤波器、一模拟数字转换器、一脉波延展器、以及一微控制器，其中带通滤波器滤除来自驱动马达的电性噪声，且为一多阶电路设计，其增益为2、中心频率为110kHz、3dB带宽为90kHz、频宽为20kHz至200kHz；脉波延展器将来自阻抗侦测装置的信号调整其取样频率。

又，本发明提供一种清洁装置的侦测方法，包括以下步骤：测量清洁装置的风扇马达的阻抗值；通过风扇马达的阻抗值判断清洁装置的集尘盒的状态，其中当阻抗值超过一设定值时，判断垃圾量占满集尘盒的容量达到既定比例以上停止风扇马达；以及清理清洁装置的集尘单元；又，本发明以既定比例80％为较佳实施例作为揭露，并非用以限定本发明，任何其所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰。

又，本发明较佳实施例提供清洁装置的侦测方法，包括以下步骤：利用多个光学传感器侦测清洁装置的吸入口的垃圾量；比较位于吸入口的左区块的光学传感器的侦测信号值和位于吸入口的右区块的光学传感器的侦测信号值；以及当位于吸入口的左区块的光学传感器的侦测信号值大于位于吸入口的右区块的光学传感器的侦测信号值，清洁装置向左行走；当位于吸入口的右区块的光学传感器的侦测信号值大于位于吸入口的左区块的光学传感器的侦测信号值，清洁装置向右行走，是以吸入口长度作为清洁装置向左或向右行走时的回旋半径。

又，本发明提供一种清洁装置还可为一空气清净机的应用。

本发明能简单有效地侦测吸尘量的多寡，可使传统吸尘器、空气清净机、自走式吸尘器的使用更有效率，达到环保节能减碳的目的。通过侦测吸尘风扇的马达阻抗，可进行清洁装置的集尘量侦测，用以判断集尘盒是否已满或吸入口的滤网阻塞需更换。并通过将吸尘风扇排风的废气引导至光学传感器，可避免灰尘(垃圾)影响光学传感器的灵敏度。还可依吸入口中多个传感器输出值的平均值的大小，以判断是左边较脏或右边较脏的情形，以提升清洁装置的清洁效率以及提升吸尘模块的运作效率。

附图说明

图1a、1b为本发明的清洁装置的一实施例的示意图；

图1c、1d为本发明的清洁装置的一变形例的示意图；

图2为本发明的清洁装置的一实施例的电路方块图；

图3a为本发明的控制单元的一实施例的电路方块图；

图3b为本发明的带通滤波器的一实施例的电路方块图；

图3c为本发明的控制单元的另一实施例的电路方块图；

图4本发明的光学传感器的一实施例的示意图；

图5为本发明的清洁装置的侦测方法的一实施例的流程图；以及

图6为本发明的清洁装置的侦测方法的又一实施例的流程图。

【主要组件符号说明】

1～清洁装置

10～壳体

11～吸入口

11a～左区块

11b～右区块

20～吸尘风扇

30～驱动马达

40～阻抗侦测装置

50、50’～控制单元

51～带通滤波器

51a～高通电路

51b～低通电路

51c～带通电路

51d～整形电路

52～放大器

53～脉波延展器

54～模拟数字转换器

55～微控制器

56～比较器

60、60’～光学传感器

61、61’～发射器

62、62’～接收器

70～集尘单元

71～集尘盒

72～滤网

80～警示装置

90～吹气装置

90a～出风口

91～阀装置

110～驱动系统

具体实施方式

请同时参考图1a、图1b和图2，本发明的一实施例的清洁装置1包括一壳体10、一吸尘风扇20、一驱动马达30、一阻抗侦测装置40、一控制单元50、两组光学传感器60、一集尘单元70、三个警示装置80、四个吹气装置90、及一驱动系统110；应注意的是在以下说明和附图中，清洁装置1是以一自走式吸尘器作为代表，但本发明并不限于此，清洁装置1也可为一传统吸尘器或一空气清净机。

壳体10将吸尘风扇20、驱动马达30、阻抗侦测装置40、以及控制单元50等组件收容于其中，且具有一吸入口11；其中吸入口11为长条状，且被大致区分为左区块11a和右区块11b。

如图1a所示般，吸尘风扇20是被设置于壳体10内，用以进行清洁装置1的吸尘动作；驱动马达30以位于吸尘风扇20下方的方式被设置于壳体10内，且如第2图所示般，与吸尘风扇20电性连接，用以驱动吸尘风扇20进行吸尘动作。

阻抗侦测装置40是以与控制单元50及驱动马达30邻接的方式被设置于壳体10内，且与驱动马达30及控制单元50分别电性连接，用以侦测驱动马达30的阻抗；应注意的是当驱动马达30为无刷式马达时，阻抗侦测装置40可被整合于无刷式马达的控制电路中。

控制单元50以位于驱动马达30下方的方式被设置于壳体10内，且与驱动马达30及阻抗侦测装置40分别电性连接，以控制吸尘风扇20的吸力与清洁装置1的行走速度；当阻抗侦测装置40侦测的阻抗值高于一设定值时，控制单元50停止驱动马达30对于吸尘风扇20的驱动，这将在以下详细说明。

又，如图3a所示般，控制单元50包括一带通滤波器51、一放大器52、一脉波延展器53、一模拟数字转换器54、以及一微控制器55；其中带通滤波器51用以接收来自阻抗侦测装置40或光学传感器60的信号并滤除来自其它组件(例如，驱动马达30)的电性噪声，且为一多阶电路设计，参考图3b，在本实施例中，带通滤波器51为一四阶电路设计，包括一高通电路51a、一低通电路51b、一带通电路51c、以及一整形电路51d，带通滤波器51的增益为2±3％、中心频率为110kHz±3％、3dB带宽为90kHz±3％、频宽为20kHz至200kHz；应了解的是虽然在本实施例中带通滤波器51为一四阶电路设计，但并不限于此，只要增益、中心频率、3dB带宽、及频宽可符合上述标准的电路设计即可。

再次参考图3a，放大器52用以将来自带通路波器51的信号放大，脉波延展器53将来自其它组件(例如，阻抗侦测装置40、光学传感器60)的信号调整其取样频率，数字模拟转换电路54将来自其它组件的信号进行数字模拟转换，微控制器55利用已被数字模拟转换后的信号控制吸尘风扇20的吸力与清洁装置1的行走速度；又，在改变上述吸力大小及行走速度时，可以PWM(脉宽调变)控制，且当清洁装置1侦测出环境较脏时，可使吸力变大且行走速度变慢，以提升清洁效率。

应注意的是控制单元50的内部构成并不限于如图3a所示的构成，只要可达成与上述控制单元相同的功效即可，例如，图3c显示控制单元的一变形例，控制单元50’包括两个带通滤波器51、两个放大器52、一脉波延展器53、一模拟数字转换器54、一微控制器55、以及一比较器56；图3c的控制单元50’与图3a的控制单元50间的不同处在于：在控制单元50’中增设比较器56，其中比较器56可用以比较已吸入垃圾的信号与未吸入垃圾时的参考信号。

再次参考图1a，两组光学传感器60是设置于壳体10的吸入口11中，用以侦测通过吸入口11的垃圾量；又，两组光学传感器60分别被设置于吸入口的左区块11a和右区块11b，应了解的是虽然在本实施例中是在吸入口11中设置两组光学传感器60，但光学传感器60的数量并不限于此，也可视需要而调整。

参考图4，每组光学传感器60分别包括一发射器61和一接收器62，且发射器61和接收器62是以彼此相对的方式被设置于吸入口11中，应了解的是发射器61和接收器62并不限于图示般设置；参考图1c及图1d，每组光学传感器60’也可被设置于同一侧(同方向)，而接收器62’通过反射的方式接收来自发射器61’的光通量。

再次参考图1a，集尘单元70与吸尘风扇20连通，且包括一集尘盒71以及一滤网72，当控制单元50停止驱动马达30对于吸尘风扇20的驱动时，集尘单元70被清理，亦即，集尘盒71被清理或滤网72被更换。

三个警示装置80被设置于壳体10上，且如图2所示般，与控制单元50电性连接，当控制单元50停止驱动马达30对于吸尘风扇20的驱动时，控制单元50启动警示装置80；又，警示装置80可分别为一发光二极管，当控制单元50启动警示装置80时，发光二极管可发光；另外，应了解的是虽然在本实施例中是在壳体10上设置三个警示装置80，但警示装置80的数量并不限于此，也可视需要而调整；又，虽然在本实施例中警示装置80为发光二极管，但警示装置80并不限于此，也可为蜂鸣器等会发出声音的装置。

参考图4，两个吹气装置90分别包括一出风口90a，其位于光学传感器60的发射器61和接收器62的下方，且吹气装置90与吸尘风扇20的出风口(未图示)连通，用以将吸尘风扇20的废气经由出风口90a吹气至光学传感器60的发射器61和接收器62的表面，借此可减少灰尘(垃圾)覆盖，并有散热的功能；又，各吹气装置90均包括一阀装置91设于其中，如图1a所示般，阀装置91与控制单元50电性连接，用以控制吹气装置90的作动与否；另外，应了解的是虽然在图4中，出风口90a是位于光学传感器60的发射器61和接收器62的下方，但出风口90a的位置并不限于此，例如，也可被设置于发射器61和接收器62的侧边(外侧)，只要来自出风口90a的废气可吹气至光学传感器60的发射器61和接收器62的表面即可。

再次参考图1a，驱动系统110以与吸尘风扇20及驱动马达30邻接的方式被设置于壳体10内，且如图2所示般，与控制单元50电性连接，用以提供自走式吸尘器1的行走动力。

应注意的是，虽然在附图中已表示各组件在壳体中的位置，但各组件的设置关系并不限于此，也可视需要而适当调整。

如上述般，本发明的清洁装置可利用阻抗侦测装置40侦测驱动马达30的阻抗值，进行清洁装置1的垃圾量侦测，用以判断集尘盒71是否已满或吸入口的滤网72阻塞需更换，因为驱动马达30的阻抗会因吸入口或出风口的阻塞程度或吸尘盒的垃圾量增加而变大，当驱动马达30的电压为固定值时，在阻抗侦测装置40侦测出驱动马达30阻抗值。

又，在本发明的清洁装置中，可通过吸气装置90将吸尘风扇20排风的废气引导至光学传感器60，避免灰尘(垃圾)影响光学传感器60的灵敏度。

本发明的清洁装置1的基本构成如上所述，以下说明本发明的清洁装置的侦测方法。

参考图5，本发明的清洁装置的侦测方法的一实施例包括以下步骤：首先，在步骤S11中，将清洁装置1的电源启动；接着，在步骤S12中，利用阻抗侦测装置40侦测驱动马达30的阻抗值，之后，在步骤S13中，通过风扇马达30的阻抗值判断清洁装置1的集尘盒71的状态，当求得的阻抗值超过一设定值时，判断垃圾量占满清洁装置1的集尘盒71的容量达到既定比例以上，则进入步骤S14，停止风扇马达30，且启动警示装置80；最后，在步骤S15，将清洁装置1的电源关闭，且清理清洁装置1的集尘单元70。

又，在本实施例中，上述既定比例是以垃圾量占满集尘盒71的容量达到80％作为较佳实施例揭露，但此并非用以限定本发明，也可视需要而适当调整。

通过上述侦测方法，可经由风扇马达30的阻抗值判断清洁装置1的集尘单元70是否需清理，进而可提升清洁装置1的运作效能。

通过上述侦测方法，可经由光学传感器60的表面状态判断清洁装置1的集尘单元70是否需清理，可提升清洁装置1的运作效能。

图6为本发明的清洁装置的侦测方法的又一实施例的流程图，本实施例的侦测方法可适用于自走式吸尘器，包括以下步骤：首先，在步骤S31中，将清洁装置1的电源启动，当清洁装置1的集尘盒71未满时，进入行走模式；接着，在步骤S32中，利用两对光学传感器60侦测清洁装置1的吸入口11的垃圾量；之后，在步骤S33中，比较位于吸入口11的左区块11a的光学传感器60的侦测信号值和位于吸入口11的右区块11b的光学传感器60的侦测信号值，当位于吸入口11的左区块11a的光学传感器60的侦测信号值大于位于吸入口11的右区块11b的光学传感器60的侦测信号值，清洁装置1向左行走，而当位于吸入口11的右区块11b的光学传感器60的侦测信号值大于位于吸入口11的左区块11a的光学传感器60的侦测信号值，清洁装置1向右行走。

应了解的是在步骤S32之前，可启动吹气装置90，将吸尘风扇20的废气吹向光学传感器60表面，以减少灰尘(垃圾)覆盖于光学传感器、进而影响其灵敏度；又，步骤S33中，光学传感器60的侦测信号值可由光学传感器60的表面积被垃圾覆盖的比例而求得。

另外，应了解的是当清洁装置1向左或向右行走时，是以吸入口11的长度作为回旋半径。

通过上述侦测方法，可依吸入口中左右传感器的测量值的大小，判断是左边较脏或右边较脏，借此提升清洁效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何其所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种清洁装置，其特征在于，包括：

一吸尘风扇；

一驱动马达，驱动该吸尘风扇进行吸尘动作；

一阻抗侦测装置，与该驱动马达电性连接，用以侦测该驱动马达的阻抗；以及

一控制单元，与该驱动马达及该阻抗侦测装置分别电性连接，其中当该阻抗侦测装置侦测的阻抗值高于一设定值时，该控制单元停止该驱动马达对于该吸尘风扇的驱动。

2.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，该清洁装置为一自走式吸尘器，其包括一驱动系统，提供该自走式吸尘器的行走动力。

3.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，还包括：

一集尘单元，与该吸尘风扇连通，并包括一滤网以及一集尘盒，其中当该控制单元停止该驱动马达对于该吸尘风扇的驱动时，该集尘单元被清理。

4.根据权利要求3所述的清洁装置，其特征在于，还包括：

一警示装置，与该控制单元电性连接，其中当该清洁装置的垃圾占满该集尘盒容积80％以上时，该控制单元启动该警示装置。

5.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，还包括：

一壳体，容纳该吸尘风扇，具有一吸入口；以及

多个光学传感器，设置于该壳体的吸入口中，用以侦测通过该吸入口的垃圾量。

6.根据权利要求5所述的清洁装置，其特征在于，还包括：

吹气装置，与该吸尘风扇连通，包括有

出风口，用以吹气至该多个光学传感器的表面；

阀装置，与该控制单元电性连接，用以控制该吹气装置的作动与否。

7.根据权利要求6所述的清洁装置，其特征在于，该吸入口为长条状，且被区分为左区块和右区块，而该多个光学传感器分别被设置于该左区块和该右区块。

8.根据权利要求7所述的清洁装置，其特征在于，该多个光学传感器分别包括一发射器和一接收器，且该发射器和该接收器是以彼此相对或同方向的方式被设置于该吸入口中。

9.根据权利要求6所述的清洁装置，其特征在于，该控制单元包括：

一带通滤波器，接收来自该阻抗侦测装置的信号并滤除来自该驱动马达的电性噪声；

一脉波延展器，将经该带通滤波器滤波后的来自该阻抗侦测装置的信号调整其取样频率；

一模拟数字转换器，将经该脉波延展器调整后的信号进行数字模拟转换；

一微控制器，利用已被数字模拟转换后的信号控制吸尘风扇的吸力与清洁装置的行走。

10.根据权利要求9所述的清洁装置，其特征在于，该带通滤波器为一多阶电路设计，其增益为2、中心频率为110kHz、3dB带宽为90kHz、频宽为20kHz至200kHz。

11.一种清洁装置的侦测方法，其特征在于，包括：

测量该清洁装置的风扇马达的阻抗值；

通过该风扇马达的阻抗值判断该清洁装置的集尘盒的状态，其中当该阻抗值超过一设定值时，判断垃圾量占满该集尘盒的容量达到既定比例以上，停止该风扇马达；以及

清理该清洁装置的集尘单元。

12.根据权利要求11所述的清洁装置的侦测方法，其特征在于，该既定比例为80％。

13.一种清洁装置的侦测方法，其特征在于，包括：

利用吹气装置朝该光学传感器表面吹气；

利用光学传感器测量经过该清洁装置的吸入口的垃圾量；

比较位于该吸入口的左区块的光学传感器的侦测信号值和位于该吸入口的右区块的光学传感器的侦测信号值；以及

当位于该吸入口的左区块的光学传感器的侦测信号值大于位于该吸入口的右区块的光学传感器的侦测信号值，该清洁装置向左行走；当位于该吸入口的右区块的光学传感器的侦测信号值大于位于该吸入口的左区块的光学传感器的侦测信号值，该清洁装置向右行走。

Images