CN104983359A - 一种气压感应吸尘器控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气压感应吸尘器控制器，包括控制器本体，所述的控制器本体包括将交流信号转换为直流信号的电源转换电路、控制电机正常运转的电机控制电路、作为控制中心的微控制器、提供界面操作的显示及按键模块、能够采集电参数的电源采样模块和用来测量并采集气压信息的气压采样模块。本发明通过气压传感器测量电动机吸风口与集尘袋之间的气压信息，从而判断集尘袋是否满了，通过显示及按键模块来提醒人们及时清洁集尘袋；通过电源采样模块和微控制器的配合，达到电源自学习的效果，从而起到兼容不同接入电源的技术问题，使该吸尘器控制器使用起来更加安全方便，更加智能化。
Description
技术领域
本发明涉及吸尘器控制器领域，尤其涉及一种气压感应吸尘器控制器。
背景技术
随着居民生活水平的不断提高，人们对居家环境改善的要求，以及消费观念的变化，吸尘器的需求量必然会有一个新的突破。对于吸尘器来说，判断它的好坏我们一般采用三个指标，一为吸力，二为防堵塞功能，三为易清洁程度，而对于使用吸尘器频率较高的用户来说，最头疼的就是不吸的问题，也就是吸尘器的的气管堵塞现象。
我们知道吸尘器的使用原理是，电机运行造成在集尘袋箱内形成低气压区。根据气流学原理，形成了内外的气压差，通过利用这种内外气压差的作用，将灰尘等杂物依次通过长接管、弯管、软管、软管接头进入集尘袋，灰尘等杂物滞留在集尘袋内，空气经过滤片净化后，由机体尾部排出，因气压经过电机时被加热，所以吸尘器尾部排出的气压是热的。如果集尘袋内灰尘满了，而又没有及时清理，吸尘器吸力将明显下降;时间久了就会造成堵塞，没有吸力的情况了，由于吸力减弱，容易在吸尘角落的弯曲处、弯管及软管接头处引发堵塞。同时，如果电机在这种情况下运转时得不到充分散热，工作时间长了，将会造成电机的损坏，那么就不止是最简单的集尘袋内灰尘满没有及时清理而已了。
吸尘器的控制器，作为控制吸尘器完成正常工作的核心器件，如果能够增加一个监控集尘袋是否已满的装置，从而提醒人们及时清洁集尘袋，就能在一定程度上避免引发上述的相关问题。
针对这一现象，授权公告号 CN100425191发明的气压传感型真空吸尘器，利用气压传感器和单片机控制技术组成的智能控制系统，从而能够控制电机功率的自动调整，达到高效节能的目的，该发明设置了尘满报警保护功能，通过LED灯来提醒用户及时清洁集尘袋，然而该发明的主体为吸尘器，限制了它的应用范围，而且吸尘器控制器如果安装在不同国家的吸尘器上，由于接入的电压频率存在着相应的差别，对吸尘器的正常工作会有很大的影响，就算是在我国，由于电力供求矛盾的存在，市电电网电压的波动较大，不能满足高精度负载的要求，各种电子设备都不得不增加一个过零检测电路，从而实现调压的效果。
发明内容
本发明为解决上述问题提供了一种气压感应吸尘器控制器，通过气压传感器测量电动机吸风口与集尘袋之间的气压，从而判断集尘袋是否满了，通过显示及按键模块上的LED灯来提醒人们及时清洁集尘袋，间接起到了防堵塞的效果；通过电源采样模块和微控制器的配合，达到电源自学习的效果，从而起到兼容不同接入电源的技术问题，使该吸尘器控制器能够在不同国家使用，同时能代替过零检测电路，完成调压效果。
为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种气压感应吸尘器控制器，包括控制器本体，所述的控制器本体包括将交流信号转换为直流信号的电源转换电路、控制电机正常运转的电机控制电路、作为控制中心的微控制器、提供界面操作的显示及按键模块、能够采集电参数的电源采样模块和用来测量并采集气压信息的气压采样模块，所述的微控制器与电源转换电路、电源采样模块、气压采样模块、 显示及按键模块、电机控制电路连接。
进一步的，所述的微控制器内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的电源采样模块、气压采样模块通过A/D口与微控制器连接，所述的显示及按键模块、电机控制电路通过I/O口与微控制器连接。
进一步的，所述的气压采样模块包括气压传感器，所述的气压传感器能够测量气压信息，通过测量电动机吸风口与集尘袋之间的气压，并将收集到的电信号通过A/D口传输到微控制器内置的A/D转换模块，由A/D转换模块转换成数字信息，通过微控制器内的软件代码进行处理，从而判断集尘袋是否装满。
进一步的，所述的电源采样模块包括采样电路，所述的采样电路采集到接入电源的信息，通过A/D口传输到微控制器内置的A/D模块，由A/D模块定时转换为一系列数字信息，通过微控制器内软件算法计算出接入电源的各项电参数，其电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用。
进一步的，所述的采样电路上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。
进一步的，所述的显示及按键模块上的按键与二极管串联，通过导线与I/O口连接，用于输入用户指令到吸尘器控制器；所述的显示及按键模块采用LED灯显示，用于显示吸尘器的工作运行状态。
本发明的有益效果是：
一种气压感应吸尘器控制器，通过气压传感器测量电动机吸风口与集尘袋之间的气压，从而判断集尘袋是否满了，通过显示及按键模块上的LED灯来提醒人们及时清洁集尘袋，间接起到了防堵塞的效果，延长了电机的使用寿命；通过电源采样模块和微控制器的配合，达到电源自学习的效果，从而兼容了不同电源指标的技术问题，使该吸尘器控制器能够在多个国家同时使用，同时能代替过零检测电路，完成自我调压效果，整体设计上，使装配该控制器的吸尘器拥有了强大的防堵塞功能以及广泛的使用范围，且保证了吸尘器的使用安全和清洁程度，符合现代社会智能化的发展趋势，从而更好的为用户服务。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后，本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明涉及的一种气压感应吸尘器控制器的实施例示意图；
图2为本发明涉及的电源转换电路的一种实施例示意图；
图3为本发明涉及的电源转换电路的另一种实施例示意图；
图4为本发明涉及的电机控制电路与吸尘器电机连接的一种实施例示意图；
图5为本发明涉及的显示及按键模块的一种实施例示意图；
图6为本发明涉及的电源采样模块的一种实施例示意图；
图7为本发明涉及的气压采样模块的一种实施例示意图；
图8为本发明涉及的交流电经过整流电路后的波形示意图。
在图1中，电源转换电路1、电机控制电路2、微控制器3、显示及按键模块4、电源采样模块5和气压采样模块6。
在图2-图7的电路图中，L为火线，N为零线，T为变压器，D2-D6为二极管，D1与D7 为整流桥， VT1-VT4为NPN型的三极管，ZD为稳压二极管，LED1-LED6为发光二极管，C1-C7为电容，其中C1和C4为极性电容，VDD为芯片的工作电压，VCC为电路的供电电源，VOUT为模拟的电压输出，R1-R11为电阻，I/O1-I/O7为微控制器的I/O接口，A/D1-A/D2为微控制器的A/D接口，SW1-SW3为按键，BP为气压传感器，TR为可控硅。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1-图8所示，一种气压感应吸尘器控制器，包括控制器本体，所述的控制器本体包括将交流信号转换为直流信号的电源转换电路1、控制电机正常运转的电机控制电路2、作为控制中心的微控制器3、提供界面操作的显示及按键模块4、能够采集电参数的电源采样模块5和用来测量并采集气压信息的气压采样模块6，所述的微控制器3与电源转换电路1、电源采样模块5、气压采样模块6、 显示及按键模块4、电机控制电路2连接。
进一步的，所述的微控制器3内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的电源采样模块5、气压采样模块6通过A/D口与微控制器3连接，所述的显示及按键模块4、电机控制电路2通过I/O口与微控制器3连接。
进一步的，所述的气压采样模块6包括气压传感器，所述的气压传感器能够测量气压信息，通过测量电动机吸风口与集尘袋之间的气压，并将收集到的电信号通过A/D口传输到微控制器3内置的A/D转换模块，由A/D转换模块转换成数字信息，通过微控制器3内的软件代码进行处理，从而判断集尘袋是否装满。
进一步的，所述的电源采样模块5包括采样电路，所述的采样电路采集到接入电源的信息，通过A/D口传输到微控制器3内置的A/D模块，由A/D模块定时转换为一系列数字信息，通过微控制器3内软件算法计算出接入电源的各项电参数，其电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用。
进一步的，所述的采样电路上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。
进一步的，所述的显示及按键模块4上的按键与二极管串联，通过导线与I/O口连接，用于输入用户指令到吸尘器控制器；所述的显示及按键模块4采用LED灯显示，用于显示吸尘器的工作运行状态。
具体实施例
在图1的整体电路结构图当中，电源转换电路进行电源转换后，提供稳定的输出电压供微控制器工作；同时电源采样模块采集接入电源的信息，通过微控制器内的A/D转换和软件算法计算出接入电源的各项电参数，电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用；气压采样模块测量电动机吸风口与集尘袋之间的气压，通过微控制器内的A/D转换和软件代码进行处理，从而判断集尘袋是否装满，并将结果反应到显示及按键模块上的LED灯进行显示；通过显示及按键模块上的按键进行设定，根据微控制器上烧录的软件代码进行对电机控制电路的控制，从而控制电机的工作状态。
图2为电源转换电路的一种优选实施例，从零线N和火线L上接收到220V交流电，通过变压器T进行对电压的升降，此时的电压极性为上正下负，然后利用二极管D的电流单向导通性，用四个二极管组成整流桥D1，使交流电变成单方向的脉动电压，利用电容隔直通交的特性，将电容C1与整流桥并联，从而滤除了脉动电压中的交流信号，使电压成为比较平滑的直流电压，即电路的供电电压VCC。
图3为电源转换电路的另一种可选实施例，利用电容的容抗限流，将电容C3与电阻R1并联后串联到火线上，通过D2和D3组成的单向半波整流电路，使交流电变成单方向的脉动电压，通过稳压二极管ZD进行稳压，通过C4 、C5进行滤波，使电压成为比较平滑的直流电压，即电路的供电电压VCC。
图4为电机控制电路与吸尘器电机连接的一种优选实施例，由微控制器的I/O1脚输出的移相触发信号，经电阻R2、驱动三极管VT1的B-E结，使驱动三极管VT1饱和导通，为双向可控硅TR提供导通触发电流，从而控制吸尘器电机驱动。
图5为显示及按键模块的一种优选实施例，R3-R7作为限流电阻，通过I/O2- I/O7口与微控制器连接，R6和VT2作为LED1 和LED2的驱动电路，通过SW1按键进行控制，同时SW1串联一个二极管D4，防止SW1按下时，I/O之间的互相影响,其LED3 -LED6、 SW2、SW3的工作原理参照LED1 、LED2 、SW1。
图6为电源采样模块的一种优选实施例，通过D7进行整流，电压流经R9 、R10进行数据采样，可选的在R10上并联一个电容C6，使R10上的电压波形比较消除高频干扰，采样数据通过A/D1口传输到A/D转换模块，由A/D转换模块将采集到的模拟信号转换成数字信号，数字信号经过微控制器内的软件算法计算出接入电源的各项电参数，从而根据电参数进行自我调节。
图7为气压采样模块的一种优选实施例，气压传感器BP包括一个对气压传感器BP内的强弱敏感的薄膜、一个顶针控制和一个柔性电阻器，当集尘袋内的气体压强降低或升高时，这个薄膜变形带动顶针，使该电阻器的阻值发生变化，从而取得0-5V的信号电压。将气压传感器BP放置在电动机吸风口与集尘袋之间，该传感器输出的电压VOUT，经过A/D2口传输到A/D转换模块转换成数字信号，通过微控制器内的软件算法进行处理，判断出集尘袋当前的状态，在集尘袋满了时，控制LED灯闪烁，以提醒人们及时清洁集尘袋。
图8为交流电经过整流电路后的波形示意图，即原本交流电的电压极性为上正下负，即图8中的上图所示，采用优选实施例中的单相桥式整流电路，从而得到一个单方向的脉动电压，即图8中的下图所示。
结合图6和图8所示，交流电经过整流电路之后，变成单方向的脉动电压，我们以正弦交流电为对象，其正弦量U0 = Um sin( ωt+ψ) = Um sin( 2πf*t +ψ) = Um sin( 2π/T*t +ψ)（其中ω为角频率，ψ为初相位，Um为电压峰值，f为电源频率，T为周期），根据数据的重复出现规律可以得出周期T，从而根据f=1/T、ω= 2πf，得出电源频率f和角频率ω，通过对周期内的数据进行均方根计算可计算出U有，并求出电压峰值Um，当 t=0时的，U0 = Um sinψ，对比其他周期内电压为U0时的相位，从而得出初相位ψ，并根据大量的数据采集和进一步的分析，从而得出接入电源的各项电参数。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种气压感应吸尘器控制器，包括控制器本体，其特征在于：所述的控制器本体包括将交流信号转换为直流信号的电源转换电路（1）、控制电机正常运转的电机控制电路（2）、作为控制中心的微控制器（3）、提供界面操作的显示及按键模块（4）、能够采集电参数的电源采样模块（5）和用来测量并采集气压信息的气压采样模块（6），所述的微控制器（3）与电源转换电路（1）、电源采样模块（5）、气压采样模块（6）、 显示及按键模块（4）、电机控制电路（2）连接。
2.根据权利要求1所述的一种气压感应吸尘器控制器，其特征在于：所述的微控制器（3）内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的电源采样模块（5）、气压采样模块（6）通过A/D口与微控制器（3）连接，所述的显示及按键模块（4）、电机控制电路（2）通过I/O口与微控制器（3）连接。
3.根据权利要求1所述的一种气压感应吸尘器控制器，其特征在于：所述的气压采样模块（6）包括气压传感器，所述的气压传感器能够测量气压信息，通过测量电动机吸风口与集尘袋之间的气压，并将收集到的电信号通过A/D口传输到微控制器（3）内置的A/D转换模块，由A/D转换模块转换成数字信息，通过微控制器（3）内的软件代码进行处理，从而判断集尘袋是否装满。
4.根据权利要求1所述的一种气压感应吸尘器控制器，其特征在于：所述的电源采样模块（5）包括采样电路，所述的采样电路采集到接入电源的信息，通过A/D口传输到微控制器（3）内置的A/D模块，由A/D模块定时转换为一系列数字信息，通过微控制器（3）内软件算法计算出接入电源的各项电参数，其电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用。
5.根据权利要求4所述的一种气压感应吸尘器控制器，其特征在于：所述的采样电路上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。
6.根据权利要求1所述的一种气压感应吸尘器控制器，其特征在于：所述的显示及按键模块（4）上的按键与二极管串联，通过导线与I/O口连接，用于输入用户指令到吸尘器控制器；所述的显示及按键模块（4）采用LED灯显示，用于显示吸尘器的工作运行状态。
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