CN114126463A - 智能喷嘴和实施该智能喷嘴的表面清洁装置 - Google Patents

智能喷嘴和实施该智能喷嘴的表面清洁装置 Download PDF

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Abstract

一般来说，本公开涉及用于表面清洁装置的喷嘴控制电路，其优选地通过在使一个或多个部件(诸如，搅拌器)通电之前检测使用者启动清洁操作，来降低表面清洁装置的总功耗。喷嘴控制电路可基于从一个或多个传感器(在本文中也称为操作传感器)输出的数据来检测清洁操作。例如，喷嘴控制电路可以与运动传感器(诸如，加速度计)、方位传感器(诸如，陀螺仪)和/或可操作地联接在脏空气入口内以检测所产生的吸力的存在的气压传感器中的至少一者通信。

Description

智能喷嘴和实施该智能喷嘴的表面清洁装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年7月11日提交的美国临时专利申请序列号62/872,862的权益，该临时申请通过引用全部并入本文中。
技术领域
本说明书涉及表面清洁设备，且更具体地涉及一种具有喷嘴控制电路的表面清洁装置，该喷嘴控制电路可检测使用者对表面清洁装置的使用并且激活喷嘴部件，例如刷辊/搅拌器，且优选地相对于所检测的邻近喷嘴的地板类型来调节刷辊速度、旋转方向和/或喷嘴方位。
背景技术
例如真空清洁器的电动表面清洁装置具有多个部件，每个部件从一个或多个电源(例如，一个或多个电池或主电源)接收电力。例如，真空清洁器可以包括用于在清洁头内产生真空的抽吸电动机。所产生的真空从待清洁表面收集碎屑并将碎屑沉积在例如碎屑收集器中。真空清洁器还可以包括用于旋转清洁头内的刷辊的电动机。刷辊的旋转搅动已粘附到待清洁表面的碎屑，使得所产生的真空能够从该表面移除碎屑。除了用于清洁的电气部件之外，真空清洁器还可以包括一个或多个光源以照亮待清洁区域。
诸如手持式真空清洁器的便携式表面清洁装置通常比联接到AC电源的“有线”真空清洁器更方便。然而，便携式真空清洁器的一个缺点是其电源，例如一个或多个可再充电电池单元，在需要再充电之前允许相对有限量的清洁时间。诸如刷辊的附件在诸如清洁地毯表面、衬垫等的一些应用中提高了清洁性能，但驱动刷辊的电动机在使用过程中，并且尤其是在刷辊处于负载下时，例如在清洁厚地毯和其他高摩擦表面的情况下可能消耗大量的电力。因此，一些手持式表面清洁装置不包括具有刷辊的喷嘴，而其他手持式表面清洁装置则提供可移除刷辊，使用者可以移除或以其它方式禁用该可移除刷辊，以延长电池寿命。
附图说明
随附的附图用于示出本说明书的教导的制品、方法和装置的各种实例，并且不旨在以任何方式限制所教导的内容的范围。
图1示出了包括符合本公开的实施例的喷嘴控制电路的示例性表面清洁装置。
图2示出了根据本公开的实施例的用于控制刷辊速度的示例性方法。
图3A示出了根据本公开的实施例的利用检测到的速度来调节刷辊每分钟转数(RPM)的示例性方法。
图3B示出了根据本公开的实施例的利用加速度和/或方位来检测表面清洁装置何时穿过壁或其他竖直的表面的示例性方法。
图3C示出了根据本公开的实施例的使用加速度数据检测壁的存在的另一示例性方法。
图4示出了实施符合本公开的喷嘴控制电路的示例性表面清洁装置。
图5A-5B示出了实施符合本公开的喷嘴控制电路的另一示例性表面清洁装置。
图6示出了适用于图1的喷嘴控制电路的晶体管开关电路的示例性电路图。
图7示出了适用于图1的喷嘴控制器电路的微控制器的示例性示意图。
具体实施方式
一般来说，本公开涉及用于表面清洁装置的喷嘴控制电路(本文中也称为喷嘴电路)，其优选地通过在使一个或多个部件(例如，搅拌器)通电之前检测使用者启动清洁操作来降低表面清洁装置的总功耗。喷嘴控制电路可基于从一个或多个传感器(在本文中也称为操作传感器)输出的数据来检测清洁操作。例如，喷嘴控制电路可以与运动传感器(诸如，加速度计)、方位传感器(诸如，陀螺仪)和/或可操作地联接在脏空气入口内以检测所产生的吸力的存在的气压传感器中的至少一者通信。
优选地，喷嘴控制电路和一个或多个操作传感器设置或以其它方式集成到可移除喷嘴外壳(或附件外壳)中，使得可移除喷嘴外壳可以选择性地联接到表面清洁装置，且在不一定与表面清洁装置的其它部件电和/或物理通信的情况下操作。喷嘴控制电路还优选地使用前述操作传感器中的一个或多个检测清洁操作结束，并且可在不一定需要使用者输入(例如，按钮按下)的情况下切断一个或多个相关部件(例如，搅拌器)的电力。
更详细地，喷嘴控制电路优选地包括一个或多个电源(例如，电池单元，并且优选地可再充电电池单元)、控制器(在本文中也称为喷嘴控制器或喷嘴微控制器)以及操作传感器，操作传感器配置在喷嘴外壳内/喷嘴外壳上，以实现喷嘴控制方案，其能够在不需要接收使用者输入(例如，按钮输入)或在喷嘴控制电路与控制例如抽吸电动机的电路之间进行电通信的情况下，启用、调节和禁用刷辊动作和/或其它基于喷嘴的部件(例如，LED状态灯、侧刷、喷嘴角度/高度调节器等)。
喷嘴控制方案优选地以相对低功率模式操作，以通过暂时为喷嘴控制器和一个或多个操作传感器(例如，陀螺仪、加速度计、磁力计、压力传感器)供电，通过将传感器数据与例如相关联的预定义阈值比较来检测表面清洁装置的使用。一旦检测到表面清洁装置的使用/操作，喷嘴控制电路就可优选地转换到相对高功率的在用模式，以例如驱动刷辊电动机基于所检测的地板类型改变刷辊/搅拌器的RPM，并且当喷嘴遇到不同的所检测的地板类型时从预定义RPM值中选择。接着，喷嘴控制电路优选地在其检测到清洁操作已结束后，例如基于在预定义时间段测量的传感器数据低于预定义阈值，自动转换回低功率模式。转换到低功率模式优选地包括喷嘴控制电路使刷辊电动机和/或相关部件断电，然后返回到可包括如上文所论述的使喷嘴控制器和操作传感器暂时通电直到检测到后续使用的序列。
因此，符合本公开的喷嘴控制电路可以优选地对传感器数据执行相对低功率、粗粒度采样并智能转换到相对高功率操作模式(在本文中大体上称为在用模式)，该相对高功率操作模式可包括刷辊动作，激活可选的侧刷，使得LED能够增加周围环境内的可见性，诊断输出(例如，通过LED诊断电池充电水平)，清洁方案的部署，刷辊/搅拌器的高度调节，和/或堵塞检测。
优选地，喷嘴控制电路可在处于在用模式时执行表面类型的相对细粒度检测，以例如通过调节刷辊的RPM、部署清洁方案和/或提醒使用者检测到的堵塞状况确保最佳清洁操作。换句话说，喷嘴控制电路可及时(例如，在1-3秒内，且优选地在1秒内)调整以适应表面类型变化，以确保最佳清洁。
此外，喷嘴控制电路优选地在单个喷嘴外壳内实施，从而消除将喷嘴控制电路电联接到例如管控抽吸电动机操作的电路的电线/互连件的必要性。这通过消除电线/互连件增加了表面清洁装置的美学吸引力，并且允许喷嘴控制电路以独立的方式操作。在喷嘴包括一个或多个电池的情况下，表面清洁装置的总体电池寿命可以延长，原因是喷嘴部件可以从喷嘴电池汲取电力，而不是从被配置成为抽吸电动机和相关联电路供电的主电源(例如，电池)汲取电力。
在一个具体的非限制示例性实施例中，可移除喷嘴外壳还可包括搅拌器电动机和一个或多个刷辊。接着，可移除喷嘴外壳可以在需要搅拌器辅助清洁时联接到表面清洁装置的喷嘴联接区段。然后，可移除喷嘴外壳内的喷嘴控制电路可检测清洁操作的启动，并且在不需要额外的使用者输入(例如，按钮按下)的情况下使搅拌器电动机通电。更优选地，可移除喷嘴外壳包括集成电源，例如一个或多个电池单元，以为喷嘴控制电路和/或相关联部件(例如，搅拌器电动机和相关联的刷辊)供电，从而避免增加表面清洁装置的主电源(例如，用于为抽吸电动机供电的电源)的负载。然后，可移除喷嘴外壳可以与表面清洁装置分开保存，并且另外可选地允许通过对接台或其它合适的装置(例如，联接到AC电源的电源适配器)对可移除喷嘴外壳内的集成电源充电。
如本文中大致提到的，灰尘和碎屑是指污垢、灰尘、水和/或可通过抽吸被吸到表面清洁装置中的任何其它颗粒。
转向附图，图1示出了实施符合本公开的喷嘴控制电路100的示例性表面清洁装置101。图1的实施例将表面清洁装置101图示为手持式表面清洁装置，因此，以下公开内容也可以将表面清洁装置101称为手持式真空清洁器或手持式表面清洁装置。然而，其它类型的表面清洁装置可实施本文所公开的喷嘴控制电路100的方面和实施例，例如所称的杆式真空清洁器、机器人真空清洁器，或试图智能地接合刷辊和/或调节喷嘴的操作模式以优化清洁性能和/或延长电池寿命的任何其它装置。
如图所示，表面清洁装置101包括手柄部分(或手柄)114、主体(或基部)116和喷嘴102。主体116包括用于接收和储存灰尘和碎屑的可移除集尘杯117。主体116可以与喷嘴102流体联接，以接收灰尘和碎屑以便储存在可移除集尘杯117内。
手柄部分(或手柄)114优选地包括轮廓适于使用者的手的形状/轮廓，以在使用期间减少手腕疲劳度。优选地，与手柄部分114相邻的一个或多个用户界面按钮允许接通/断开抽吸电动机，以及移除例如用于清空灰尘和碎屑的目的的可移除集尘杯117。手柄部分114过渡到主体116，其中主体116提供腔以容纳可移除集尘杯117、可选过滤器和真空控制器电路118。
优选地，真空控制器电路118包括主控制器120、抽吸电动机122和主电源124。真空控制器电路118的每个部件驻留在主体116内，例如，每个部件被配置在主体116内，但是部件可取决于所期望的配置驻留在不同位置，例如，在手柄部分、额外的外壳区段等等内。主控制器120包括诸如微控制器、专用集成电路(ASIC)，和/或离散电路、逻辑、存储器和芯片的电路。同样，主控制器120可使用硬件(例如，处理器、ASIC、电路)、软件(例如，编译的或从汇编代码解释的计算机可读代码、C++代码、C代码，或例如Java的解释性语言)，或其任何组合来执行如本文中以各种方式描述的方法。
主控制器120还包括提供驱动信号以使抽吸电动机122接通/断开并且在清洁操作期间增大/减小吸力的电路。此电路可包括例如电动机驱动电路、功率转换电路、速度调节器等等。抽吸电动机122可包括直流电动机或用于产生吸力的其它合适装置。在操作中，抽吸电动机122可因此产生吸力以将空气抽吸到喷嘴102的入口中。
主控制器120和抽吸电动机122各自从主电源124汲取电力。主电源124可包括：一个或多个电池单元，且优选可再充电电池单元，例如可再充电锂离子电池单元；以及相关联电路，例如DC-DC转换器、电压调节器和电流限制器等。
接下来，喷嘴102优选地被构造成可移除地联接到主体116。喷嘴102优选地限定脏空气通道以及流体联接到脏空气通道的脏空气入口。优选地，喷嘴102包括一个或多个刷辊(未示出)以及设置在其上的喷嘴控制电路100，例如图1中所示。
喷嘴控制电路100优选地包括喷嘴控制器104、喷嘴电源106、操作传感器108、可选的地板检测电路110和刷辊电动机112。优选地，可选的地板检测电路110包括至少一个地板类型传感器(在本文中也称为地板类型检测器)。
也可被称为次级控制器的喷嘴控制器104可实施为微处理器、ASIC、电路、软件指令，或其任何组合。注意，虽然喷嘴控制器104被示出为与主控制器120分开且不同的部件，但喷嘴控制器104可以由主控制器120完整地或部分地实现。
喷嘴电源106可包括：一个或多个电池单元，且优选地一个或多个可再充电电池单元；以及相关联电路。喷嘴电源106也可称为二次电源。优选地，喷嘴控制电路100与真空控制器电路118电隔离。在此优选的实例中，没有直接的连接(例如，电线或其它互连件)跨越表面清洁装置101/在该表面清洁装置内延伸，以提供真空控制器电路118与喷嘴控制电路100之间的电通信。换句话说，喷嘴控制电路100和真空控制器电路118可以彼此独立地操作，且可利用专用电源使得主电源专用于喷嘴的部件。同样，主电源124可主要为真空控制部件供电，将喷嘴控制电路100排除在外。
优选地，喷嘴控制电路100和真空控制器电路118中的每一个因此包括单独且不同的电源，例如分别包括喷嘴电源106和主电源124。主电源124可包括与喷嘴电源106不同数量和/或类型的电池单元。举例来说，喷嘴102相对于主体116的空间约束可使得在主电源124内相对于喷嘴电源106实现更多/较大容量的电池单元。
同样，喷嘴控制电路100和真空控制器电路118优选地包括用于充电目的的单独的外部电触点(未示出)。因此，喷嘴102可以可选地与表面清洁装置101分离并分开充电，并且表面清洁装置101可以继续用于清洁操作，该操作不一定需要刷辊/喷嘴特征。替代地或另外，表面清洁装置101可以将对接台(未示出)与喷嘴102和主体116的电触点/配合连接器联接，使得主电源124和喷嘴电源106可由相同的充电电路同时和/或依次充电。
在实施例中，喷嘴控制电路100和真空控制器电路118例如通过电线或其它电互连件电耦合。因此，在此实施例中，真空控制器电路118可以利用来自除了主电源以外的喷嘴电源的电力增加清洁操作时间，或者表面清洁装置101可以包括单个电源，例如主电源124，使得喷嘴控制电路100和真空控制器电路118都使用相同的电源。
操作传感器108可包括设置在喷嘴102上/中的一个或多个传感器。例如，操作传感器108可包括能够感测使用者提供的压力/力的任何传感器(例如，应变计或被配置成测量喷嘴102抵抗待清洁表面103的力的其它力传感器)，和/或能够检测抽吸力的任何传感器。优选地，喷嘴102可包括沿着由其限定的脏空气通道设置的气压传感器，以检测由抽吸电动机122产生的吸力并输出比例电信号。在任何此类情况下，喷嘴控制器104接着可从操作传感器108接收输出(在本文中也称为输出数据)，以检测表面清洁装置101的使用。
替代地或另外，操作传感器108可以包括加速度计、陀螺仪和/或磁力计。在此实例中，操作传感器108可因此包括运动感测装置。因此，操作传感器108可检测表面清洁装置101的加速度、移动方向(沿着例如X、Y和Z的2个或更多个轴线)和/或喷嘴的方位，例如，滚动、间距和偏航，以确定使用者相对于待清洁表面握持表面清洁装置101的角度/方位。随后，操作传感器108可以根据期望的采样速率实时或周期性地输出数据，例如一个或多个信号，其值表示加速度和方位数据。例如，操作传感器108可以输出指示表面清洁装置101相对于待清洁表面103基本上横向地成角度的数据(例如，如图1所示)。喷嘴控制器104接着可基于来自操作传感器108的这种输出数据检测表面清洁装置101的使用。
优选地，操作传感器108中的至少一个以低功率模式操作，由此以低功率模式操作的至少一个操作传感器可用于在利用相对高功率传感器、增大操作传感器的采样率和/或使喷嘴部件(例如，刷辊电动机112)通电之前检测阈值事件。例如，操作传感器108可以包括运动传感器(例如，加速度计或其它加速度传感器)或运动传感器装置(例如，陀螺仪、加速度计和/或磁力仪)，并且以低分辨率方式(例如，每秒一次)定期对加速度数据采样，以便在低功率模式期间检测使用者对表面清洁装置101的移动。如果在一段时间T内已经采样的加速度数据超过预定义阈值，喷嘴控制器104则可以转换到正常或“在用”模式，由此将驱动信号提供至刷辊电动机112，以使该刷辊电动机在清洁期间使一个或多个刷辊旋转，和/或激活(诸如，侧刷激活)另一清洁模式。替代地或另外，驱动信号还可以使清洁流体从设置在主体116或喷嘴102中的清洁流体储存器(未示出)分配。
优选地，在用模式还可以包括激活设置在表面清洁装置101上以增加可见性的一个或多个光源，例如，一个或多个前灯灯泡、LED和/或电源诊断灯(例如，LED)，其可指示喷嘴电源106和/或主电源124的充电水平、错误状态、限制进入喷嘴102的入口气流的堵塞物、过滤器更换提醒或其它操作状态。
替代地或另外，可以利用来自操作传感器108的压力测量值验证或以其它方式检测使用者在使用表面清洁装置101。举例来说，压在待清洁表面上的喷嘴102可触发操作传感器108输出的压力/力测量值，该压力/力测量值可由喷嘴控制器104单独使用或与运动数据组合使用以转换到在用模式。例如，超过第一预定义阈值的力测量值接着可触发气压传感器的吸力测量值。在此实例中，喷嘴控制器104接着可基于超过相关联预定义阈值的吸力测量值而转换到在用模式。更优选地，操作传感器108包括在喷嘴102的脏空气入口105内或附近的一个或多个传感器，以检测吸力水平，并且基于超过阈值的那些测量水平，喷嘴控制电路100并且更具体地喷嘴控制器104可转换到在用模式。
因此，鉴于前述内容，喷嘴控制电路100优选地使用低功率模式或“待机”模式，由此使用低分辨率采样或低功率传感器或这两者以相对粗粒度方式执行采样，以降低功耗并延长电池寿命。喷嘴控制电路100接着可在清洁操作期间转换到在用模式，例如，以提供刷辊动作、分配清洁流体、提供照明以帮助清洁操作，和/或向使用者显示操作状态，且接着优选地基于压力测量值和/或运动数据(或没有这些数据)来检测清洁操作的结束以转换回低功率模式，例如，以节省电力。因此，从使用者的角度来看，表面清洁装置101自动检测这些喷嘴特征是使用者的自然运动、抽吸电动机122产生的吸力的存在，和/或在清洁操作期间使用者相对于待清洁表面103握持表面清洁装置101的方位期望的，以及何时可自动地禁用这些喷嘴特征，例如，以节省电力。
用于在喷嘴控制电路100的待机/睡眠模式与在用模式之间转换的一个示例性方法如下。一开始，当表面清洁装置移动时，例如，基于使用者抓握手柄部分114并移动表面清洁装置101时，操作传感器108的加速度计或其它运动传感器向喷嘴控制电路100的晶体管开关电路(未示出)发送信号。晶体管开关电路接着使喷嘴控制器104暂时通电。更优选地，晶体管开关电路还使表面清洁装置101的灯或其它光源在清洁操作期间也通电并提供照明，而不必使例如刷辊电动机112的其它部件通电。
优选地，通电的喷嘴控制器104接着从操作传感器108中的至少一个气压传感器接收输出数据，以确定输出值是否超过预定义阈值，并且因此确定表面清洁装置101是否“接通”并由使用者使用。换句话说，通电的喷嘴控制器104可以利用喷嘴102内的压力传感器来检测由抽吸电动机122产生的吸力的存在。
优选地，喷嘴102可移除地联接到主体116，使得当喷嘴102从表面清洁装置101的主体116分离时喷嘴102和操作传感器108保持联接在一起。更优选地，当喷嘴102从表面清洁装置101的主体分离时，至少喷嘴102、操作传感器108和刷辊电动机112保持联接在一起。
响应于通电的喷嘴控制器104确定表面清洁装置101接通，例如，在使用中，喷嘴控制器104接着转换到在用模式。喷嘴控制器104接着可以可选地使前灯、诊断LED和刷辊电动机112中的一个或多个可切换地通电并接通。当接通时，喷嘴控制器104优选周期性地从操作传感器108接收输出数据，以通过例如加速度、表面清洁装置的方位和/或测量的压力(例如，吸力)来检测继续使用。在在用模式期间，喷嘴控制器104优选地利用操作传感器108的运动传感器(例如，加速度计)和地板检测电路110来相对于所检测的地板类型控制刷子电动机模式/RPM，如下文更详细地讨论的。
优选地，喷嘴控制器104对操作传感器108的压力传感器的输出数据进行采样，以例如基于将输出数据与预定阈值进行比较来确定输出数据是否指示表面清洁装置101保持使用。更优选地，喷嘴控制器104优选连续对压力传感器进行采样(例如，每50毫秒到1000毫秒，并且优选地每500毫秒)，以确定当前压力水平是否指示表面清洁装置101正在使用中。因此，响应于在预定义的时间段(例如，1-20秒，且优选地2-3秒)内气压值和/或加速度测量值降低到预定义阈值以下，喷嘴控制电路100的晶体管开关电路切换到“低”以关断/切断喷嘴控制器104、刷辊电动机112和/或喷嘴控制电路100的其它部件(诸如，地板检测电路)，以转换到低功率/待机模式。
在实施例中，喷嘴控制器104可使用来自操作传感器108和地板检测电路110的输出数据来控制刷子电动机RPM。下面参考图2进一步讨论用于基于所检测的地板类型动态地控制刷子电动机模式/RPM的这种示例性方法。
智能喷嘴架构和方法
参考图1简单地转到图6和图7，图6示出了适用于图1的喷嘴控制电路的晶体管开关电路600的示例性电路图，图7示出了适用于图1的喷嘴控制器电路并且优选地适于用作喷嘴控制器104的微控制器700(MCU)的示例性示意图。
用于在喷嘴电路100的待机/睡眠模式与在用模式之间转换的一个示例性方法如下。一开始，当真空清洁器移动时，例如，基于使用者抓握手柄部分114并移动表面清洁装置101，操作传感器108的加速度计向晶体管开关电路600(参见图6)发送信号以短暂地给微控制器700供电。
MCU 700接着从操作传感器108的压力传感器接收输出值，以确定输出值是否超出预定义阈值，并且因此确定表面清洁装置101是否接通并由使用者使用。响应于MCU 700确定表面清洁装置101接通，晶体管开关电路600保持高，从而保持给MCU 700供电以转换到在用模式。MCU 700然后可以使前灯、诊断LED和刷辊电动机112中的一个或多个接通。当接通时，MCU 700定期地从操作传感器108的压力传感器接收输出数据，以确认指示符合表面清洁装置101的使用的压力的值。在在用模式期间，MCU 700可利用操作传感器108的加速度计、地板检测电路(例如，在压力传感器和/或与地板检测算法组合的其它合适传感器中实现)来相对于所检测的地板类型智能地控制刷子电动机模式/RPM。
响应于在预定义时间段(例如，在1-20秒之间，且优选地在1-3秒之间)内压力值降低到预定义阈值以下，晶体管开关电路600切换到“低”以关断MCU 700并转换到低功率待机模式。
在实施例中，表面清洁装置101最初向晶体管开关电路600提供signal_A以暂时启用MCU 700(例如，以从睡眠/待机模式唤醒)。MCU 700接着可设置与signal_A进行或运算的不同signal_B，以保持给MCU 700供电。
MCU随后可以对操作传感器108进行采样，以(例如，基于阈值)确定输出值是否指示表面清洁装置101接通。如果表面清洁装置101接通，那么MCU 700将使signal_B保持接通，否则使signal_B关断，因此将智能喷嘴电路转换回睡眠/待机模式。如果检测到表面清洁装置101为接通，那么MCU 700接着指示例如前灯、调试LED和刷辊电动机112接通。
一旦MCU 700接通并被初始化，MCU 700就会连续地对传感器108的压力传感器进行采样，以(例如，基于阈值)确定当前压力水平是否指示表面清洁装置101接通，如果为否，则MCU 700将signal_B设置为关断，从而将模式转换到待机。
另外，MCU 700可使用运动传感器数据、地板检测电路(例如，使用地板检测算法建立的，如上文所论述)和压力传感器测量值来智能地控制刷子电动机模式/RPM。参考图2讨论用于智能地控制刷子电动机模式/RPM的一个这样的示例性方法。
喷嘴控制电路100的部件可设置在单个衬底(例如，印刷电路板(未示出))上，且由实施为例如16V锂离子电池的喷嘴电源106供电。在这种情况下，16V输出可以馈送通过DC-DC转换器电路(未示出)，以降低至12V以为例如刷辊电动机112供电。DC-DC转换器电路的12V输出可接着馈送通过另一个DC-DC转换器电路(未示出)，以将电压降低到(恒定)3.3V源以向传感器(例如，操作传感器108、地板检测电路110和诊断LED)提供电力。
根据本公开，前述在用模式可以包括附加的操作特征。在实施例中，喷嘴控制器104从操作传感器108接收加速度数据。当在负X或Y方向上的移动(例如，指示使用者朝向它们拉动表面清洁装置101)超过预定义阈值时，喷嘴控制器104可使刷辊电动机112断电，以有利地减小在清洁操作期间使用者在向后拉表面清洁装置101而受到的应变。
经由气压传感器的在用检测
在实施例中，操作传感器108包括至少一个气压传感器，其在从喷嘴控制器104接收到信号之后变成接通(例如，通电)。喷嘴控制器104可基于例如从操作传感器108的加速度计接收的加速度数据而提供接通至少气压传感器的信号。
至少一个气压传感器接着可测量/读取表面清洁装置101内的压力值，并将压力值传送到喷嘴控制器104。当压力值低于指示表面清洁装置101并且具体地，抽吸电动机122为断开的第一预定义压力阈值(或最小压力值)时，喷嘴控制器104接着使刷辊电动机112断电并关断。另一方面，如果压力值高于第二预定义压力阈值(或最大压力值)，则喷嘴控制器104可确定/检测表面清洁装置101接通/在使用。因此，喷嘴控制器104可以通过多个不同的阈值压力值确定表面清洁装置101正在使用(或者不在使用，视情况而定)。
在实施例中，喷嘴控制器104以相对高的频率与压力传感器通信，使得喷嘴控制器104可监测表面清洁装置101保持接通/在使用，并且启动在在用模式与待机功率模式之间的及时转换。在此实施例中，操作传感器108的压力传感器可排他地使用或结合操作传感器108的其它传感器(例如，加速度计)使用，以识别表面清洁装置101是接通(例如，在使用)还是处于断开(例如，保存/待机)模式。刷辊电动机112操作刷辊的速度(RPM)可以通过喷嘴控制器104或优选地基于地板检测电路110来控制。
以下手持式表面清洁装置状态(模式)可以由喷嘴控制器104检测，并且可以相应地调节喷嘴102的操作。当操作传感器108的压力传感器指示压力值高于预定义阈值和/或当地板检测电路110检测到存在裸露地板时，喷嘴控制器104优选地检测到高抽吸模式(或裸地板模式)。在此模式中，喷嘴控制器104可优选地将刷辊的RPM调节为零RPM。
相反，喷嘴控制器104优选地基于压力传感器指示压力值低于预定义阈值和/或地板检测电路110检测到存在地毯时，检测到低抽吸模式或地毯模式。在此模式中，喷嘴控制器104接着可调节刷辊的RPM，并且优选地将RPM相对于裸地板模式增加到预定速率。注意，取决于期望的配置，高抽吸模式(或裸地板模式)和低抽吸模式(或地毯模式)的预定义阈值可以相同或不同。
图2示出了用于通过监测通过刷辊电动机112的电流来检测地板类型的示例性方法200。可以由喷嘴控制器104或其它合适的电路，并且优选地设置在喷嘴102内的电路执行对由刷辊电动机112汲取的电流的监测/测量。当表面清洁装置101转换到在用模式时，喷嘴控制器104可优选地利用机载ADC或其它合适的电路，并且放大由刷辊电动机112汲取的测量的电流并将其转换成比例电压。然后，可将经放大和转换后的电压提供到喷嘴控制器104。喷嘴控制器104接着可通过方法200监测经放大和转换后的电压。喷嘴控制器104可被配置成执行图2的方法，但其它部件可执行方法200的一个或多个动作。
在动作202中，喷嘴控制器104检测到表面清洁装置101正在使用。如上所述，可以通过检测抽吸电动机122正在产生吸力和/或通过例如加速度数据来确定表面清洁装置101的使用。喷嘴控制电路100因此可基于检测到表面清洁装置101的使用转换到在用模式。检测表面清洁装置101的使用的其它方法也是适用的，并且本公开并不意图在这方面受限。例如，非限制性替代方案包括喷嘴控制电路与真空控制器电路118之间的无线通信(Wifi、蓝牙低功耗、NFC)、振动测量和/或声音测量。
在动作204中，喷嘴控制器104将喷嘴的当前模式设置为地板模式(在本文中也称为裸地板模式)。地板模式包括相关联的RPM，喷嘴控制器104可以通过例如存储器中的查找表确定所述相关联的RPM。喷嘴控制器104因此通过驱动刷辊电动机112以相关联的RPM旋转而将当前模式设置到地板模式。在实施例中，地板模式在0到100％的可能RPM速度之间，并且优选地为零(0)RPM。
在动作206中，设置第一测量计时器。在动作208中，喷嘴控制器104在由第一测量计时器限定的时间段内接收多个电流测量值。举例来说，第一测量计时器可设置成1200毫秒。如果计时器时间逝去，方法200可以将喷嘴从地板模式转换到断开，并且可选地返回到动作202。
在动作208中，喷嘴控制器104接收多个电流测量值。例如，喷嘴控制器104可通过以40ms的速率采样而接收多达至少五(5)个测量值。因此，在200ms处，喷嘴控制器104在此实例中可具有5个电流测量值，但其它采样率在本公开的范围内。优选地，采样率为至少40ms，并且更优选地为至少100ms。
在动作210中，喷嘴控制器104对所接收的多个电流测量值求平均，以得到第一电流平均值(AVG1)。在动作212中，喷嘴控制器104确定第一电流平均值(AVG1)是否超过第一预定义阈值。如果第一电流平均值(AVG1)超过第一预定义阈值，那么方法200继续动作214，如果否，那么方法200返回到动作204且继续执行动作204-212。
在动作214中，喷嘴控制器104将模式从地板模式转换到地毯模式。转换到地毯模式还可包括喷嘴控制器104以相关联的RPM驱动刷辊电动机112，地毯模式的相关联RPM大于地板模式的相关联RPM。
在动作218中，可选地取消(或停用)第一测量计时器，并且设置第二测量计时器。第二测量计时器的持续时间可以小于第一测量计时器的持续时间。例如，第二测量计时器可设置成700ms或另一值。优选地，第二测量计时器为500ms或更小。
在动作220中，喷嘴控制器104每X ms(例如，40ms或更小)对由刷辊电动机112汲取的电流进行采样。在动作222中，喷嘴控制器104对电流测量值求平均以确定第二电流平均值(AVG2)。在动作224中，喷嘴控制器104确定第二电流平均值(AVG2)是否小于预定义阈值，且如果如此，那么方法继续到动作226。否则，方法200返回动作220并且继续执行动作220-224。在动作226中，喷嘴控制器104从地毯模式转换到地板模式，并且方法200接着继续动作204。
因此，本文公开了喷嘴控制电路，其可以包括与相关联的手持式真空清洁器分离的电池，并且可以独立于手持式真空清洁器供电和操作，以消除通过手持式真空清洁器延伸到喷嘴的电线/互连件。优选地，压力传感器用于基于检测到由抽吸电动机产生的吸力的存在来确定表面清洁装置的操作模式。
优选地，喷嘴控制器104使用加速度数据确定喷嘴102的向前运动/向后运动。当检测到向后运动时，喷嘴控制器104可减小或增大刷辊的速度以减少导致使用者手臂疲劳的摩擦阻力。替代地或另外，可以改变刷辊的旋转方向，使得刷辊在大体上对应于使用者期望的行进方向的方向上“拉动”表面清洁装置101。优选地，来自加速度计的输出数据也可以用于确定喷嘴102的向前运动/向后运动，并且喷嘴控制器104将优选地通过基于运动方向(例如，在返回行程中)减小喷嘴速度来节省电池运行时间。此外，喷嘴控制器104可利用压力传感器来确定系统中的堵塞物，并且可以警示使用者维修堵塞物。此类堵塞物确定可基于测量的压力对比预期压力的查询。
图3A-3C示出了符合本公开的喷嘴的附加方面。如图所示，加速度计数据可用于识别“返回行程”，其中使用者将喷嘴拉向自身，诸如图3A中所示。作为响应，喷嘴可降低刷辊速度以减少由刷辊引起的摩擦，从而降低使用者疲劳度。此外，加速度计/陀螺仪数据可用于检测喷嘴何时穿过竖直或基本上竖直的表面，例如壁，如图3B中所示。另外，并且如图3C所示，符合本公开的喷嘴可以例如基于突然的减速来检测与壁的接触，并且可以修改刷辊和/或轮速度以减少使用者将喷嘴拉离壁以继续清洁操作所需的力。
图4示出了实施符合本公开的喷嘴控制电路的示例性表面清洁装置400。如图所示，示例性表面清洁装置400包括主体402，该主体通过杆404联接到喷嘴406。喷嘴406可实施如上所论述的喷嘴控制电路100。
图5A-5B示出了实施符合本公开的喷嘴控制电路的另一示例性表面清洁装置500。如图所示，示例性表面清洁装置500包括杆式真空清洁器(wandvac)502，其可移除地联接到喷嘴504。喷嘴504可实施如上所论述的喷嘴控制电路100。
在一个优选的实例中，加速度计数据可以用于通过感测“碰撞”来确定喷嘴102是否正在壁附近清洁，并且可以使得改变刷辊速度或使不同的侧刷电动机打开以优化侧面清洁。
表1显示了使用符合本公开的喷嘴控制电路的各种使用者操作以及所产生的动作和预期益处。
表1.
Figure BDA0003465183210000141
根据本公开的一个方面，公开了一种表面清洁装置。所述表面清洁装置包括：主体，所述主体限定手柄部分和脏空气通道；抽吸电动机，所述抽吸电动机用于产生吸力以将空气抽吸到所述脏空气通道中；喷嘴，所述喷嘴联接到所述主体，并且具有与所述脏空气通道流体联接的脏空气入口；传感器，所述传感器联接到所述喷嘴；刷辊电动机，所述刷辊电动机用以驱动一个或多个刷辊；以及喷嘴控制电路，所述喷嘴控制电路用以基于来自所述传感器的输出数据检测所述表面清洁装置的使用，并且响应于接收到所述输出数据使所述刷辊电动机通电。
根据本公开的另一方面，公开了一种手持式表面清洁装置。所述手持式表面清洁装置包括：主体，所述主体限定手柄部分和脏空气通道；抽吸电动机，所述抽吸电动机用于产生吸力以将灰尘和碎屑吸入到所述脏空气通道中；喷嘴，所述喷嘴联接到所述主体，并且具有与所述脏空气通道流体联接的脏空气入口，所述喷嘴限定腔；刷辊电动机，所述刷辊电动机用以驱动在所述喷嘴的腔内的一个或多个刷辊；以及喷嘴控制电路，所述喷嘴控制电路设置在所述喷嘴的腔中，所述喷嘴控制电路用以：在清洁操作期间检测所述手持式表面清洁装置的使用；以及响应于检测所述手持式表面清洁装置的使用，向所述刷辊电动机发送驱动信号以使所述刷辊电动机使所述一个或多个刷辊以预定的每分钟转数(RPM)旋转。
根据本公开的另一方面，公开了一种用于控制表面清洁装置内的刷辊速度的方法。所述方法包括：由控制器检测抽吸电动机正产生吸力以将灰尘和碎屑吸入到所述表面清洁装置的入口中；响应于检测由所述抽吸电动机产生的吸力，使喷嘴控制电路的一部分通电，以用于检测所述表面清洁装置的入口附近的地板类型；以及向刷辊电动机发送驱动信号以基于所检测的地板类型调节一个或多个相关联刷辊的每分钟转数(RPM)。
尽管本文中已经描述了本公开的原理，但所属领域的技术人员将理解，此描述仅作为举例而做出，且并不作为对本公开的范围的限制。除本文中示出和描述的示范性实施例之外，在本公开的范围内还可以想到其它实施例。本领域技术人员将理解，表面清洁设备可以体现本文所包含的任何一个或多个特征，并且这些特征可以以任何特定的组合或子组合来使用。所属领域的普通技术人员做出的修改和替代被认为在本公开的范围内，本公开的范围仅由权利要求限制。

Claims (25)

1.一种表面清洁装置，其特征在于，包括：
主体，所述主体限定手柄部分和脏空气通道；
抽吸电动机，所述抽吸电动机用于产生吸力以将空气抽吸到所述脏空气通道中；
喷嘴，所述喷嘴联接到所述主体，并且具有与所述脏空气通道流体联接的脏空气入口；
传感器，所述传感器联接到所述喷嘴；
刷辊电动机，所述刷辊电动机用以驱动一个或多个刷辊；以及
喷嘴控制电路，所述喷嘴控制电路用以基于来自所述传感器的输出数据检测所述表面清洁装置的使用，并且响应于接收到所述输出数据使所述刷辊电动机通电。
2.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，所述传感器包括沿着所述脏空气通道的一部分设置在所述喷嘴中的气压传感器，并且其中所述喷嘴控制电路基于所述输出数据指示气压值大于预定义阈值而使所述刷辊电动机通电。
3.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴控制电路包括用以从所述传感器接收所述输出数据的控制器，并且其中所述喷嘴控制电路可切换地对所述控制器和所述传感器通电一段时间，以从所述传感器接收所述输出数据并且检测所述表面清洁装置的使用。
4.根据权利要求3所述的表面清洁装置，其特征在于，所述传感器包括被配置成检测由所述抽吸电动机产生的吸力的传感器，并且其中所述喷嘴控制电路基于来自所述传感器的压力测量值指示所检测的抽吸量低于预定义阈值而使所述控制器和/或传感器断电。
5.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，所述传感器包括以下各项中的至少一者：用以检测由所述抽吸电动机产生的吸力的气压传感器、用以检测由所述喷嘴抵靠待清洁表面供应的力的量的力传感器、用以检测所述表面清洁装置相对于所述待清洁表面的方位的方位传感器、和/或用以检测所述表面清洁装置的加速度的加速度传感器。
6.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，所述传感器至少包括用以检测由所述抽吸电动机产生的吸力的第一传感器和用以检测所述表面清洁装置的加速度的第二传感器。
7.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴控制电路提供驱动信号以使所述刷辊电动机通电并且使所述一个或多个刷辊以预定的每分钟转数(RPM)旋转。
8.根据权利要求7所述的表面清洁装置，其特征在于，所述表面清洁装置还包括地板类型传感器，并且其中所述喷嘴控制电路使所述刷辊电动机基于来自所述地板类型传感器的输出而以预定的RPM驱动所述一个或多个刷辊。
9.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，所述传感器包括加速度计，并且其中所述喷嘴控制电路使所述刷辊电动机通电并且基于由所述加速度计检测到的移动而以预定的每分钟转数驱动所述一个或多个刷辊。
10.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，还包括设置在所述主体中的第一电源和设置在所述喷嘴中的第二电源，其中所述抽吸电动机从所述第一电源汲取电力，并且所述刷辊电动机从所述第二电源汲取电力。
11.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴可移除地联接到所述主体，使得当所述喷嘴与所述表面清洁装置的主体分离时，所述喷嘴和传感器保持联接在一起。
12.根据权利要求1所述的表面清洁装置，其特征在于，当所述喷嘴与所述表面清洁装置的主体分离时，所述喷嘴、所述传感器和所述刷辊电动机保持联接在一起。
13.一种手持式表面清洁装置，其特征在于，包括：
主体，所述主体限定手柄部分和脏空气通道；
抽吸电动机，所述抽吸电动机用于产生吸力以将灰尘和碎屑吸入到所述脏空气通道中；
喷嘴，所述喷嘴联接到所述主体，并且具有与所述脏空气通道流体联接的脏空气入口，所述喷嘴限定腔；
刷辊电动机，所述刷辊电动机用以驱动在所述喷嘴的腔内的一个或多个刷辊；以及
喷嘴控制电路，所述喷嘴控制电路设置在所述喷嘴的腔中，所述喷嘴控制电路用以：
在清洁操作期间检测所述手持式表面清洁装置的使用；以及
响应于检测所述手持式表面清洁装置的使用，向所述刷辊电动机发送驱动信号以使所述刷辊电动机使所述一个或多个刷辊以预定的每分钟转数(RPM)旋转。
14.根据权利要求13所述的手持式表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴控制电路基于以下各项中的至少一者检测所述手持式表面清洁装置的使用：检测由所述抽吸电动机产生的吸力、检测指示所述喷嘴与待清洁表面之间的接触的力值、检测所述手持式表面清洁装置的加速度、和/或检测所述手持式表面清洁装置相对于所述待清洁表面的方位。
15.根据权利要求13所述的手持式表面清洁装置，其特征在于，还包括：设置在所述喷嘴中用于为所述喷嘴控制电路供电的第一电源；以及设置在所述主体中用于为所述抽吸电动机供电的第二电源。
16.根据权利要求13所述的手持式表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴控制电路还包括设置在所述喷嘴中用以测量沿着所述脏空气通道的压力的压力传感器，并且其中所述喷嘴控制电路被配置成基于对来自所述压力传感器的压力值进行采样以检测所述脏空气通道内的平均压力是否超过预定义阈值，来检测所述手持式表面清洁装置的使用。
17.根据权利要求13所述的手持式表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴控制电路还包括运动传感器，所述运动传感器包括陀螺仪、加速度计和/或磁力计中的至少一者。
18.根据权利要求17所述的手持式表面清洁装置，并且其特征在于，所述喷嘴控制电路被配置成基于所述运动传感器指示所述手持式表面清洁装置正在移动和/或成角度使得所述主体相对于待清洁表面基本上横向延伸，来检测所述手持式表示清洁装置的使用。
19.根据权利要求18所述的手持式表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴控制电路使所述刷辊电动机基于检测由所述运动传感器检测到的所述手持式表面清洁装置的向前移动和/或向后移动来改变所述一个或多个刷辊的RPM。
20.根据权利要求18所述的手持式表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴控制电路包括地板类型检测器，并且其中所述喷嘴控制电路使所述刷辊电动机基于来自所述地板类型检测器的输出调节所述一个或多个刷辊的RPM。
21.根据权利要求13所述的手持式表面清洁装置，其特征在于，所述喷嘴可移除地联接到所述主体。
22.一种用于控制表面清洁装置内的刷辊速度的方法。所述方法包括：
由控制器检测抽吸电动机正产生吸力以将灰尘和碎屑吸入到所述表面清洁装置的入口中；
响应于检测由所述抽吸电动机产生的吸力，使喷嘴控制电路的一部分通电，以用于检测所述表面清洁装置的入口附近的地板类型；以及
向刷辊电动机发送驱动信号以基于所检测的地板类型调节一个或多个相关联刷辊的每分钟转数(RPM)。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，检测所述抽吸电动机正在产生抽吸还包括由所述控制器在预定时间段内从布置在脏空气通道内的压力传感器接收多个压力测量值。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，为喷嘴控制电路的一部分供电还包括为用于测量由所述刷辊电动机汲取的电流的电路供电，并且其中检测所述喷嘴附近的地板类型还包括识别所测量的电流是否超过第一预定义阈值。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，基于检测到的地板类型调整一个或多个相关联的刷辊的每分钟转数(RPM)进一步包括基于低于第二预定义阈值的测量的电流将一个或多个相关联的刷辊的RPM设置为零。
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