CN104983367A - 一种红外采样吸尘器控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外采样吸尘器控制器，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、显示提醒和控制的显示及按键模块、能够采集电参数的电源采样模块、用来接收红外信号的红外接收模块和用来发射红外信号的红外发射模块。本发明通过在灰尘吸入口处设置红外发射和红外接收装置，微控制器根据红外线的被遮挡率和被遮挡时间来判断物体的大小以及灰尘的多少，然后通过算法进行智能处理；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，使用范围更加广泛。
Description
技术领域
本发明涉及吸尘器控制器领域，尤其涉及一种红外采样吸尘器控制器。
背景技术
近年来，曾经是奢侈品的吸尘器已经逐渐进入大众消费市场，千元内产品成为市场主体，国家大量保障房的建设及家装市场带动了中国吸尘器市场的升温。改革开放以来，经过几十年的积累，我国已成为世界家电产品的制造基地，尤其白电产品的制造和加工，在国际市场占有非常重要的地位，吸尘器领域也不例外。国内吸尘器领域各大品牌经过多年发展，已经具备了非常雄厚的实力，能与国外品牌相抗衡。
随着居民生活水平的不断提高，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。预计未来的5-10年内，我国吸尘器产业将步入黄金发展阶段，吸尘器市场发展前景非常广阔。从出口市场上看，欧洲和美国这些发达国家仍然是吸尘器业的主要市场，但发展中国家如巴西这些新兴市场也不容忽视。
金融危机爆发以后，各国深陷经济难关，而我国制造业也从快速发展期进入一个产业调整期；随着全球经济逐步回暖，未来吸尘器的出口前景仍然是十分广阔的。
然而，吸尘器若想出口，就必须考虑到各国的电压标准是存在差异的，我国的电压标准为220V，频率为50Hz，欧洲国家多采用230V的电压，50Hz的频率，美国为120V的电压，60Hz的频率，其他国家也都不尽相同，若采用目前的控制器组装而成的吸尘器，在接入到不同国家的电源之后，由于接入电压和频率的不同，会影响吸尘器的正常工作，甚至造成吸尘器不能使用，存在着较大的局限性，同时为了保证吸尘器使用时的电压稳定性，厂家在设计控制器的时候往往要加入过零检测电路，以达到调压效果。
而且我们都知道，使用吸尘器的用户遇到最多的问题就是堵塞问题，会造成吸尘器不吸和不干净的后果，除了有可能是集尘袋未及时清理外，也存在着吸入的杂物体积太大，堵塞软管的可能性，若能在控制器上加个实时监控装置，统计吸入物体的大小，并在吸入物体的体积超过设定值时作出响应，就能便于用户作出判断和处理。
发明内容
本发明为解决上述问题提供一种红外采样吸尘器控制器，通过在灰尘吸入口处设置红外发射和接收装置，微控制器根据红外线的被遮挡率和被遮挡时间来判断物体的大小以及灰尘的多少，然后通过算法进行智能处理；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，使用范围更加广泛。
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：
一种红外采样吸尘器控制器，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、用来显示提醒的显示及按键模块、能够采集电参数的电源采样模块、用来接收红外信号的红外接收模块和用来发射红外信号的红外发射模块，所述的微控制器与电源转换电路、电机控制电路、电源采样模块、红外发射模块、 显示及按键模块、红外接收模块连接。
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、红外接收模块、红外发射模块通过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，所述的红外发射模块包括红外发射管，所述的红外发射管放置在吸尘器的灰尘吸入口。
进一步的，所述的红外接收模块包括红外接收管，所述的红外接收管放置在吸尘器的灰尘吸入口，与红外发射管正面相对，所述的红外接收管接收红外发射管发射的红外信号，从而根据接收到的采样数据，进行大物统计和灰尘吸净度的统计。
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转换模块，由A/D转换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包括有LED灯或液晶显示屏。
本发明的有益效果是：
一种红外采样吸尘器控制器，通过在灰尘吸入口处设置红外发射和接收装置，当有灰尘及其他物体经过时，微控制器根据红外线的被遮挡率和被遮挡时间来判断物体的大小以及灰尘的多少，然后通过算法进行智能处理；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，便于人们灵活控制，保证了吸尘器的使用安全，同时使该吸尘器控制器拥有了广泛的使用范围，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红外采样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为本发明涉及的红外接收模块的一种实施例示意图；
图8为本发明涉及的红外发射模块的一种实施例示意图；
图9为本发明涉及的红外发射管和红外接收管放置在灰尘吸入口的一种实施例示意图；
图10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、红外接收模块6、红外发射模块7和灰尘吸入口8。
在图2-图9的电路图中，L为火线，N为零线，T为变压器，D1-D7为二极管，其中D1与D7 为整流桥， VT1-VT5为NPN型的三极管，ZD为稳压二极管，LED1-LED6为发光二极管，LED7为红外接收管，LED8为红外发射管，C1-C7为电容，其中C1、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，GND为接地端，R1-R15为电阻，I/O1-I/O8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，A为运算放大器，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10所示，一种红外采样吸尘器控制器，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、用来显示提醒的显示及按键模块4、能够采集电参数的电源采样模块5、用来接收红外信号的红外接收模块6和用来发射红外信号的红外发射模块7，所述的微控制器3与电源转换电路1、电机控制电路2、电源采样模块5、红外发射模块7、 显示及按键模块4、红外接收模块6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、红外接收模块6、红外发射模块7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，所述的红外发射模块7包括红外发射管，所述的红外发射管放置在吸尘器的灰尘吸入口8。
进一步的，所述的红外接收模块6包括红外接收管，所述的红外接收管放置在吸尘器的灰尘吸入口8，与红外发射管正面相对，所述的红外接收管接收红外发射管发射的红外信号，从而根据接收到的采样数据，进行大物统计和灰尘吸净度的统计。
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转换模块，由A/D转换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包括有LED灯和液晶显示屏，所述的LED灯显示吸尘器的工作运行状态，所述的液晶显示屏能够显示采样数据。
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；红外发射管发射出红外信号，通过特定的红外协议传输到红外接收管上，红外接收管将接收到的红外线光信号转化电信号，通过I/O口传输到微控制器进行A/D转换，根据微控制器上烧录的软件代码作出相应处理；并通过显示及按键模块上的显示电路进行显示。
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，利用电容通交流、隔直流的特性，将电容C1与整流桥并联，从而有效的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的部分电路图，其显示电路只提供了LED灯显示，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为红外接收模块的一种优选实施例，采用红外接收管LED7作为红外接收装置，红外接收管LED7接收到的信号比较微弱，因此增加增益放大电路，通过运算放大器A的增益放大，强化接收信号。
图8为红外发射模块的一种优选实施例，由微控制器发出相应的控制信号通过晶体管放大，驱动红外发射管LED8，LED8发射红外信号。
图9为红外发射管LED8和红外接收管LED7放置在灰尘吸入口的一种优选实施例，红外发射管LED8和红外接收管LED7放置在灰尘吸入口的两边，并正面相对，以保证红外信号传输的准确性。
图10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10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10中的下图所示。
结合图7-图9所示，当有灰尘及其他物体经过灰尘吸入口时，红外线被遮挡，被遮挡率不同，红外接收管LED7接收到的采样数据大小也会有所不同，被遮挡的时间不同，红外接收管LED7接收到的采样数据分布不同，从而根据接收到的采样信号对被吸入物体进行大物统计和灰尘吸净度的统计，当所吸入的物体大于设定值，通过微控制器反应在显示电路上。
结合图6和图10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 (7)
1.一种红外采样吸尘器控制器，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）、用来显示提醒的显示及按键模块（4）、能够采集电参数的电源采样模块（5）、用来接收红外信号的红外接收模块（6）和用来发射红外信号的红外发射模块（7），所述的微控制器（3）与电源转换电路（1）、电机控制电路（2）、电源采样模块（5）、红外发射模块（7）、 显示及按键模块（4）、红外接收模块（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种红外采样吸尘器控制器，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）、红外接收模块（6）、红外发射模块（7）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所述的一种红外采样吸尘器控制器，其特征在于：所述的红外发射模块（7）包括红外发射管，所述的红外发射管放置在吸尘器的灰尘吸入口（8）。
4.根据权利要求1或3所述的一种红外采样吸尘器控制器，其特征在于：所述的红外接收模块（6）包括红外接收管，所述的红外接收管放置在吸尘器的灰尘吸入口（8），与红外发射管正面相对，所述的红外接收管接收红外发射管发射的红外信号，从而根据接收到的采样数据，进行大物统计和灰尘吸净度的统计。
5.根据权利要求1所述的一种红外采样吸尘器控制器，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转换模块，由A/D转换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。
6.根据权利要求5所述的一种红外采样吸尘器控制器，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。
7.根据权利要求1所述的一种红外采样吸尘器控制器，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）包括有LED灯或液晶显示屏。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Suzhou City, Jiangsu province 215153 city of science and technology of Suzhou high tech Zone Yandang Road No. 88 Applicant after: SUZHOU LZY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 215011 No. 55 Xiangyang Road, hi tech Zone, Jiangsu, Suzhou Applicant before: SUZHOU LZY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151021 |