CN1213600A - 确定电切割工具切割材料量的方法及执行该法的电路布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定由一电切割工具切下材料的数量的方法和电路布置。根据本发明,检测驱动电机所消耗的电流的波动。通过与一参考值进行比较,可以确定切割残渣对切割工具的沾污程度。本发明特别适合在剃须装置中使用。

Description

确定电切割工具切割材料量的 方法及执行该法的电路布置

本发明涉及一种确定电切割工具切割的材料数量的方法，以及执行该方法的电路布置。本发明的方法适用于以多个单独切割操作切割材料的切割工具，特别是适用于在经过一确定的操作时间之后切割下的材料对其功能造成不利影响的切割工具。这种方法最好应用在，例如，电动剃须装置、胡须修剪工具或类似装置的沾污程度的测量和指示中。

从US-A-5,111,580号美国专利中知道以计算剃须的次数作为衡量剃须装置沾污程度的标准。在另一种已知的方法中，清洁剃须装置的需要是作为经历的操作时间的函数指示的。考虑到在一段预定的时间中或预定的剃须次数之后，根据胡须生长的密度，以及各使用者的剃须习惯，有不同数量的剃须尘埃积累在剃须头中，这些方法只能不精确地指出需要清洁操作的时刻。

此外，从JP-A-02-241480号日本专利中知道，利用一遮光片来测量积累在剃须头中的剃须尘埃的数量，并在超过一阈值后提供需要清洁的指示。

从DE-A-19606719号德国专利可以了解一种方法，按这种方法，通过估计由剃须装置的剃须头的至少一个可运动内刀片或外刀片所产生的噪声来确定沾污程度，并在适当的时刻提醒使用者需要进行清洁。

根据上述方法中任何一个确定沾污程度的剃须装置，在剃须头中必然容纳着适当的测量设备。与没有沾污指示的剃须装置相比，这导致设计工作量显著增加。

因此，本发明的一个目的是要提供一种用于确定由电切割工具切割的材料的数量的方法，实施该方法，不会干扰对切割工具的设计，并且能够精确地测量被切割材料的数量。本发明的目的特别是要提供一种用于确定和指示电切割工具的沾污程度的方法。本发明的另一个目的是要提供一种用于执行本发明方法的电路布置。

本发明的方法基于这样一种认识，在切割材料时电切割工具的电力消耗受到由切割工具负载的变化所造成的波动。根据本发明，评价这些由于独立的切割操作造成的切割工具的驱动电机消耗的电力的波动，并用作对被切割材料数量的度量。

例如，由于在剃须装置中，被剃下的胡须积累在剃须头内，并最终可能损害装置的功能，需要不时地清除它们。因此，根据本发明的另一方面，当被切下材料达到预定参考值时启动指示设备，通知使用者需要进行清理了。

以下参考一种剃须装置对本发明的一个实施例进行说明。但是，应当理解，本发明也可以用于其它切割工具，特别是用于那些需要不时地清除切下材料残渣类型的切割工具。

本发明方法的第一步包括，检测剃须装置驱动电机所消耗电流的波动，即，产生一个相应的测量信号。这是通过，例如，一个连接在电机电路中的电阻之类的检测元件实现的，在检测元件上拾取与电流波动成正比的电压波动。应当知道，电流波动也可以用电感或其它组件检测。

本发明方法的第二步包括，对测量信号的滤波。在这个步骤中，从检测到的波动中滤除所有那些频率在一特定频率范围之外的波动。例如，这可以用一个消除源于电机的高频干扰脉冲的低通滤波器来进行。此外，还必须消除例如由波动的操作电压引起的电机电流的低频波动。另外，最好是只考虑那些振幅超过一可预定阈值的波动。以这种方式，测量信号仅产生是切割操作特征的脉冲。

本发明方法的第三步包括评价脉冲。在两种最简单的场合，这是通过计算脉冲的数量或求出脉冲长度的总和进行的。一种更为精确的方法是对脉冲进行积分运算。

本发明方法的第四步包括将计数器的读数、脉冲的累积长度或积分面积与一个响应于一预定切下材料数量的参考值相比。当达到或超过这个参考值时，将被指示出来。这种指示可以使用视觉的、听觉的或其它已知的方式。

必要时，可以插入一些中间步骤，例如将测量信号和/或脉冲进行放大。

附图中说明了执行本发明方法的电路布置。本电路布置一般适用对电流波动的评价，因此并不限于用于切割工具。在说明中解释了其它实施例。

如唯一的附图中所示，本发明的电路布置包括一个检测元件，一个滤波电路，一个评价电路，和一个指示设备。

检测元件包括一个连接在直流电机M的电路中的测量电阻R1可以由开关S1开、关，并且由两个蓄电池AC1,AC2供电。该测量电阻是包括三个施加了蓄电池电压的电阻R1,R2,R6分压器的一部分。蓄电池也用来为滤波电路，评价电路和指示设备供电。其它实施例可以使用电池或电池组作为电源。

滤波电路是由包括一个具有第一截止频率的第一低通滤波器R3/C1和一个具有第二截止频率的第二低通滤波器R4/C2的有源带通滤波器和一个运算放大器A构成的。第二低通滤波器R4/C2连接在分压器的测量电阻R1和随后的电阻R2的接点与运算放大器A的非倒相输入端之间，第一低通滤波器R3/C1连接在分压器的随后电阻R2和第三电阻R6的接点与运算放大器A的倒相输入端之间。运算放大器A的输出端连接于评价电路IC，并经过电阻R5连接到蓄电池的正极。

评价电路包括一个连接着指示装置D的微控制器IC。这个装置具有数个能够被微控制器IC单独选择以指示剃须头的沾污程度和蓄电池充电量的部分。在附图所示的例子中，充电量是以20％递增指示的。当然，应当懂得，沾污程度指示也可以通过发光二级管，电声换能器，或类似设备提供。微控制器IC连接于一个启动计数器读数并因此把沾污指示复位至零的设备。例如，这个设备可以是一个用已知方式安装在剃须头上的开关S2，因而使得在除下剃须头时自动进行复位功能。

第一低通滤波器R3/C1具有消除特别是由直流电机M的整流子引起的干扰信号的功能。它的截止频率高于第二低通滤波器R4/C2截止频率。滤波电路的带通特性是由将一个低通滤波器连接在运算放大器A的倒相输入端，并且将另一个低通滤波器将连接在运算放大器A的非倒相输入端而引起的。分压器电阻R6为测量信号设置了一个振幅阈值，使得只有特定的最小振幅的信号能够被滤过和评价。

本发明的电路布置的另一个实施例中，滤波电路被集成在微控制器中。

可以把一个电容器连接在运算放大器A的两输入端之间，以消除高频干扰信号。

Claims (16)

1．一种确定被一电切割工具切下的材料的数量的方法，其特征在于，检测和评价在切割操作过程中由切割工具的驱动机构所消耗电流的波动。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，把电流波动转换成电压波动或类似波动。

3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从检测到的所有波动中滤除那些频率在一特定频率范围之外的波动，使得只有那些是切割操作特性的脉冲被评价。

4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，脉冲评价包括进行对脉冲数量的计数。

5．如权利要求3所述的方法，其特征在于，脉冲评价包括进行脉冲长度的总计。

6．如权利要求3所述的方法，其特征在于，脉冲评价包括进行脉冲的积分。

7．如上述权利要求中任何一个所述的方法，其特征在于，只有其振幅超过一预定阈值的脉冲才被评价。

8．使用根据上述权利要求中任何一个所述的方法来确定和指示一个切割工具，特别是剃须装置或胡须修剪器之类的切割工具的沾污程度，其特征在于，当切下材料的数量达到一预定阈值时，启动提醒使用者需要清理的指示设备。

9．一种用于执行根据上述权利要求中任何一个所述的方法的电路布置，其特征在于，它包括一个用于产生对于驱动机构消耗的电流的测量信号的检测元件，一个用于对于测量信号进行滤波的设备，以及一个评价滤波后测量信号的设备。

10．如权利要求9所述的电路布置，其特征在于，检测元件是由一个电阻(R1)构成的。

11．如权利要求9或10所述的电路布置，其特征在于，滤波设备包括至少一个低通滤波器或一个带通滤波器。

12．如权利要求11所述的电路布置，其特征在于，带通滤波器包括一个具有一第一截止频率的第一低通滤波器(R3/C1)和一个具有一第二截止频率的第二低通滤波器(R4/C2)，以及一个运算放大器(A)，并且一个低通滤波器连接于运算放大器(A)的倒相输入端，而另一个低通滤波器连接于运算放大器(A)的非倒相输入端。

13．如权利要求9至12中任何一个所述的电路布置，其特征在于，用于评价滤波后测量信号的设备包括一个微控制器(IC)。

14．如权利要求13所述的电路布置，其特征在于，它包括一个可由微控制器器(IC)选择的指示沾污程度的设备(D)。

15．如权利要求13或14所述的电路布置，其特征在于，它包括一个连接于微处理器(IC)的用于使将沾污指示复位的设备(S2)。

16．如权利要求9至15中任何一个所述的电路布置，其特征在于，它包括一个为测量信号设置阈值的设备(R6)。

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