DE102013008628A1

DE102013008628A1 - Sauggerät mit einem Sensor

Info

Publication number: DE102013008628A1
Application number: DE201310008628
Authority: DE
Inventors: Markus Barabeisch; Frank Maier
Original assignee: Festool Group and Co KG
Current assignee: Festool GmbH
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sauggerät (10) mit einem Saugmotor (19) zum Erzeugen eines Saugstroms (20) und mit einem Saugergehäuse (11), in dem der Saugmotor (19) und ein Schmutz-Sammelraum (15) zum Sammeln von aus dem Saugstrom (20) abgesonderter Schmutzsubstanz (S) angeordnet ist, wobei das Sauggerät (10) eine Füllstandserfassungseinrichtung (40) zum Erfassen eines Füllstandes der Schmutzsubstanz (S) in dem Schmutz-Sammelraum (15) aufweist. Bei dem Sauggerät (10) ist vorgesehen, dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) mindestens einen kapazitiven Sensor (42–45) mit mindestens einer dem Schmutz-Sammelraum (15) zugeordneten, elektrisch aufladbaren Mess-Elektrode (47–50) aufweist, wobei eine elektrische Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–45) durch die Schmutzsubstanz (S) in dem Schmutz-Sammelraum (15) veränderbar ist, und dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) eine Auswerteeinrichtung (41) zur Ermittlung des Füllstandes der Schmutzsubstanz (S) in Abhängigkeit von der elektrischen Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–45) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sauggerät mit einem Saugmotor zum Erzeugen eines Saugstroms und mit einem Saugergehäuse, in dem der Saugmotor und ein Schmutz-Sammelraum zum Sammeln von aus dem Saugstrom abgesonderter Schmutzsubstanz angeordnet ist, wobei das Sauggerät eine Füllstandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Füllstandes der Schmutzsubstanz in dem Schmutz-Sammelraum aufweist.
Ein derartiges Sauggerät ist beispielsweise aus DE 10 2009 015 643 A1 bekannt. Das Sauggerät hat Sensorkontakte, die bei Erreichen eines vorbestimmten Füllstandes im Schmutz-Sammelraum durch die Schmutzsubstanz, insbesondere eine Flüssigkeit, elektrisch in Kontakt miteinander gelangen, so dass auf diesem Wege der Füllstand im Sammelraum ermittelbar ist, beispielsweise um den Saugmotor abzuschalten, damit keine Flüssigkeit in den Absaugtrakt, insbesondere das Hauptfilter und den Saugmotor, gelangt. Zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen der im Motorteil angeordneten Steuereinrichtung und der Sensorkontakte im Behälterteil des Saugergehäuses, in dem der Schmutz-Sammelraum vorgesehen ist, sind in elektrische Kontakte vorgesehen. Die Herstellung derartiger elektrische Kontakte, die Führung elektrischer Leitungen zu den Kontakten etc. sind aufwändig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Sensorkonzept zur Ermittlung eines Füllstandes einer Schmutzsubstanz im Schmutz-Sammelraum eines Sauggerätes bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem Sauggerät der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Füllstandserfassungseinrichtung mindestens einen kapazitiven Sensor mit mindestens einer dem Schmutz-Sammelraum zugeordneten, elektrisch aufladbaren Mess-Elektrode aufweist, wobei eine elektrische Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors durch die Schmutzsubstanz in dem Schmutz-Sammelraum veränderbar ist, und dass die Füllstandserfassungseinrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Füllstandes der Schmutzsubstanz in Abhängigkeit von der elektrischen Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors aufweist.
Es ist ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, quasi eine Messkapazität in den Einwirkungsbereich der Schmutzsubstanz, die sich im Schmutz-Sammelraum befindet, zu bringen, so dass sich die Messkapazität ändert und die Füllstandserfassungseinrichtung anhand der Messkapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors ermittelt, wie hoch der aktuelle Füllstand ist.
Eine kapazitive sensorische Erfassung kann eine digitale Erfassung sein, beispielsweise eine Füllstand-Grenzwerterfassung für eine Notabschaltung des Saugmotors. Wenn also beispielsweise der Füllstand im Schmutz-Sammelraum bereits so hoch ist, dass dadurch eine Gefahr für den Saugmotor oder ein diesem vorgelagerten Filter besteht, schaltet die Füllstandserfassungseinrichtung oder eine Steuereinrichtung den Saugmotor ab.
Es liegt aber auch eine kontinuierliche Füllstanderfassung im Rahmen der Erfindung, bei der die Füllstandserfassungseinrichtung anhand der sich kontinuierlich ändernden Messkapazität einen jeweiligen Füllstand der Schmutzsubstanz im Schmutz-Sammelraum ermitteln kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Füllstandserfassungseinrichtung mehrere Mess-Elektroden umfasst, beispielsweise eine erste und eine zweite Mess-Elektrode, so dass mehrere kapazitive Sensoren vorhanden sind. Es ist z. B. möglich, dass ein kapazitiver Sensor einem ersten Füllstand der Schmutzsubstanz zugeordnet ist, während ein zweiter kapazitiver Sensor einem zweiten Füllstands der Schmutzsubstanz im Schmutz-Sammelraum zugeordnet ist. Der erste kapazitive Sensor ermittelt beispielsweise einen unteren Füllstand, der zweite kapazitive Sensor einen oberen Füllstand.
Vorzugsweise ist ein Lernmodus vorgesehen, bei dem die Füllstandserfassungseinrichtung zum Beispiel auf einen Steuerimpuls hin, insbesondere nach einem Entleeren des Schmutz-Sammelraums, ein Signal des mindestens einen kapazitiven Sensors als beispielsweise einen Start-Wert interpretiert und beispielsweise nach einem weiteren Steuerimpuls, den ein Bediener an einem entsprechenden Bedientaster des Sauggeräts bei vollem Schmutz-Sammelraum gibt, ein weiteres Signal des mindestens einen kapazitiven Sensors (oder eines anderen kapazitiven Sensors) als ein Signal ”Sammelraum voll” interpretiert, so dass die Füllstandserfassungseinrichtung sozusagen einen Füllstand-Startwert und einen Füllstand-Endwert lernt, um auf diesem Wege auch Füllstand-Werte zwischen den beiden vorgenannten Endwerten richtig zu interpretieren und entsprechende Füllstand-Signale auszugeben, beispielsweise an einem Display, insbesondere an einer grafischen Bedieneranzeige, oder dergleichen.
Die Erfindung sind vorzugsweise vor, dass die mindestens eine Mess-Elektrode mit einer elektrischen Isolierung zur galvanischen Trennung von der Schmutzsubstanz in dem Schmutz-Sammelraum versehen ist. Somit kann der Füllstand quasi potenzialfrei gemessen werden, so dass elektrische Energieversorgungskomponenten des Sauggeräts wesentlich einfacher ausgestaltet sein können. Beispielsweise braucht kein spezielles Versorgungspotenzial für Messungen bereitgestellt zu werden, wie das beispielsweise bei einer Messung mit elektrischen Messkontakten zum Schutz des Bedieners nötig ist, wie bei konventionellen Sauggerät zehn der Fall, zum Beispiel dem aus DE 10 2009 015 643 A1 bekannten Sauggerät.
Die elektrische Isolation kann auf vielfältige Weise realisiert sein, wobei auch Kombinationen der nachfolgend erläuterten Ausführungsformen ohne weiteres möglich sind: Beispielsweise kann die mindestens eine Mess-Elektrode mit einer elektrischen Isolierschicht versehen sein. Beispielsweise befindet sich auf der Mess-Elektrode ein Schutzlack, eine Kunststofffolie oder -beschichtung oder dergleichen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Mess-Elektrode zur elektrischen Isolierung in einer Kavität des Saugergehäuses angeordnet ist. Das Saugergehäuse weist beispielsweise eine Tasche oder eine Kammer auf, in der die Mess-Elektrode aufgenommen ist.
Das Saugergehäuse besteht zweckmäßigerweise zumindest im Bereich des Schmutz-Sammelraums aus einem isolierenden Kunststoffmaterial.
Die Mess-Elektrode kann auch beispielsweise mit dem Kunststoff-Material umspritzt sein.
Selbstverständlich kann das Saugergehäuse selbst als ein Träger für die mindestens eine Mess-Elektrode dienen oder eine Mess-Elektrode bereitststellen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Mess-Elektrode ein elektrisch leitendes, z. B. metallisches, Struktur-Tragteil des Saugergehäuses umfasst, beispielsweise eine Trägerplatte für eine Rolle, mit der das Saugergehäuse auf einem Untergrund rollbar ist. Das Struktur-Tragteil kann auch eine mechanische Verstärkung in Gestalt beispielsweise einer Stützstrebe, Stützplatte oder dergleichen umfassen.
Es ist auch möglich, dass das Saugergehäuse eine elektrisch leitende, z. B. metallische, Beschichtung aufweist, die einen Bestandteil des kapazitiven Sensors bildet, beispielsweise die Mess-Elektrode darstellt.
Selbstverständlich ist es vorteilhaft, wenn die metallische Beschichtung, die Verstärkungsstruktur oder dergleichen, die die Mess-Elektrode bildet, wiederum mit einer Isolationsschicht versehen ist, so dass eine galvanischen Trennung von der Schmutzsubstanz gegeben ist.
Eine Gegenelektrode für die Mess-Elektrode des mindestens einen kapazitiven Sensors bildet zweckmäßigerweise einen Bestandteil der Auswerteeinrichtung. Somit muss also nur noch eine Elektrode des kapazitiven Sensors, nämlich die Mess-Elektrode, beispielsweise am oder im Schmutz-Sammelraum angeordnet sein, wohingegen die andere Elektrode, nämlich die Gegenelektrode, bei der Auswerteeinrichtung angeordnet ist. Beispielsweise ist die Gegenelektrode an einer Leiterplatte der Auswerteeinrichtung und/oder in einem Gehäuse der Auswerteeinrichtung angeordnet. Die Gegenelektrode kann beispielsweise von einem Massepotenzial der Auswerteeinrichtung gebildet sein.
Ferner umfasst die Auswerteeinrichtung zweckmäßigerweise eine Vergleichskapazität und/oder einen Vergleichskondensator.
Der Vergleichskondensator und der mindestens eine kapazitive Sensor bilden zweckmäßigerweise einen sogenannten kapazitiven Spannungsteiler.
Die Mess-Elektrode und die Gegenelektrode des mindestens einen kapazitiven Sensors können aber auch beide an oder in dem Schmutz-Sammelraum angeordnet sein. So können beispielsweise die Mess-Elektrode und die Gegenelektrode an einander gegenüberliegenden Wänden des Saugergehäuses bzw. des Schmutz-Sammelraum vorgesehen sein. Sämtliche obengenannten Ausführungsformen der Mess-Elektrode, z. B. die Ausgestaltung als eine Beschichtung einer Wand des Saugergehäuses, als Strukturbauteil oder dergleichen, sowie auch die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Mess-Elektrode sind bei der Gegenelektrode ohne weiteres auch möglich, d. h. man kann sie auch als eine zweite Mess-Elektrode des kapazitiven Sensors bezeichnen.
Bevorzugt ist es, wenn die Auswerteeinrichtung der Füllstandserfassungseinrichtung in einem den Saugmotor enthaltenden Motorteil des Saugergehäuses angeordnet ist. Somit können sämtliche elektrischen Komponenten, beispielsweise der Saugmotor, Bedienelemente für den Saugmotor, Komponenten einer Abreinigungseinrichtung oder dergleichen, ebenso wie elektrisch arbeitende Auswerteeinrichtung in einem Gehäuseteil, nämlich dem Motorteil angeordnet sein. Der Schmutz-Sammelraum hingegen ist in einem Behälterteil des Saugergehäuses angeordnet.
Das Motorteil ist beispielsweise oben auf das Behälterteil aufsetzbar, insbesondere um so den Schmutz-Sammelraum zu verschließen. In der Schließstellung verschließt das Motorteil das Behälterteil, während das Behälterteil in einer Offenstellung des Motorteils offen zugänglich ist.
Das Motorteil kann vom Behälterteil beispielsweise lösbar entfernbar sein, also beispielsweise ganz entfernt werden, aber auch mithilfe einer Gelenkanordnung, beispielsweise eines Schwenkscharnieren, gelenkig mit dem Behälterteil verbunden sein. Beispielsweise ist das Motorteil beweglich am Behälterteil gelagert.
Die mindestens eine Mess-Elektrode, vorzugsweise alle Mess-Elektroden, der Füllstandserfassungseinrichtung sind zweckmäßigerweise an oder in dem Motorteil angeordnet. Es ist möglich, dass eine Mess-Elektrode von dem Motorteil frei in den Schmutz-Sammelraum vorsteht. Zweckmäßig ist es, wenn eine Mess-Elektrode vom Motorteil absteht und in eine Kavität des Behälterteils eingreift, so dass sie elektrisch vom Schmutz-Sammelraum isoliert ist.
Mindestens eine Mess-Elektrode des kapazitiven Sensors oder die Mess-Elektrode des kapazitiven Sensors können aber auch zweckmäßigerweise in dem oder an dem Behälterteil des Saugergehäuses angeordnet sein. Zwischen dem Motorteil und dem Behälterteil ist zweckmäßigerweise eine elektrische Kontaktanordnung mit voneinander lösbaren elektrischen Kontakten zur Verbindung der Mess-Elektrode mit der Auswerteeinrichtung vorgesehen. Die elektrischen Kontakte sind vorzugsweise außerhalb des Schmutz-Sammelraum zu angeordnet, insbesondere elektrisch davon isoliert, so dass sie nicht mit dem Schmutz bzw. mit der Schmutzsubstanz in Kontakt kommen, was beispielsweise zu Fehlkontakten, Korrosion oder dergleichen führen könnte.
Elektrische Kontakte der elektrischen Kontaktanordnung sind zweckmäßigerweise derart angeordnet und ausgestaltet, dass sie bei einem Anordnen des Motorteils an dem Behälterteil für ein Saugbetrieb des Sauggeräts miteinander in elektrischen Kontakt gelangen. Wenn also das Motorteil zum Behälterteil hin verstellt wird, zum Beispiel um den Schmutz-Sammelraum zu verschließen, gelangen die elektrischen Kontakte automatisch miteinander in elektrische Verbindung, ohne dass der Bediener zusätzliche Bedienhandlungen vornehmen muss.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass selbstverständlich auch beispielsweise bewegliche oder flexible Leitungen zwischen der Mess-Elektrode und der Auswerteeinrichtung vorgesehen sein können, was beispielsweise dann zweckmäßig ist, wenn die Auswerteeinrichtung an oder in einem Motorteil angeordnet ist, das beweglich, beispielsweise schwenkbeweglich, am Behälterteil angeordnet ist, so dass die beiden Teile zwar relativ zueinander beweglich sind, jedoch stets miteinander verbunden bleiben.
Die mindestens eine Mess-Elektrode des kapazitiven Sensors steht zweckmäßigerweise von dem Motorteil oder einer anderen Wand des Saugergehäuses in Richtung des Schmutz-Sammelraum ab.
Die mindestens eine Mess-Elektrode kann ortsfest an der beispielsweise einer Wand des Behälterteil oder des Motorteils oder einem sonstigen Bauteile des Saugergehäuses angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass die mindestens eine Mess-Elektrode an dem Saugergehäuse, insbesondere dem Motorteil beweglich und/oder nachgiebig gelagert ist, derart, dass sie in der Art eines Schwimmers in Richtung des Schmutz-Sammelraum des beweglich ist. Somit kann also die Mess-Elektrode beispielsweise nachgeben, wenn ein bestimmter Füllstand erreicht ist, wobei sich dann die Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors entsprechend ändert.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass der kapazitive Sensor selbstverständlich auch mehrere Mess-Elektroden umfassen kann. Ferner ist es möglich, dass mehrere kapazitive Sensoren bei der erfindungsgemäßen Füllstandserfassungseinrichtung vorhanden sind.
An dem Sammelraum sind zweckmäßigerweise mindestens zwei Mess-Elektroden des mindestens einen kapazitiven Sensors oder zweier kapazitiver Sensoren in einem Abstand zueinander angeordnet, beispielsweise in Bezug auf eine Füllstand-Höhe in einem Abstand zueinander. Beispielsweise hat der Sammelraum eine Bodenwand und sich von der Bodenwand in einer Höhenrichtung nach oben erstreckende Umfangswände, die den Sammelraum sozusagen seitlich begrenzen. Bevorzugt sind in Höhenrichtung zueinander beabstandete Mess-Elektroden vorgesehen.
Es können beispielsweise eine erste und eine zweite (oder weitere) Mess-Elektroden zur Bildung eines ersten und eines zweiten (oder weiteren) kapazitiven Sensors vorgesehen sein.
Die Füllstandserfassungseinrichtung hat zweckmäßigerweise einen Umschalter zum sequenziellen Verbinden der ersten und der mindestens einen zweiten Mess-Elektrode der beiden Sensoren mit der Auswerteeinrichtung oder einem Auswertemodul, insbesondere einem Analog-Digital-Wandler, der Auswerteeinrichtung. Damit kann also die Auswerteeinrichtung zur Auswertung mehrerer Mess-Elektroden oder kapazitiver Sensoren genutzt werden, die beispielsweise unterschiedlichen Füllstand-Höhen zugeordnet sind und/oder beide zur Ermittlung eines Füllstandverlaufes dienen.
Eine an sich eigenständige Erfindung stellt das folgende dar, das zwar mit der kapazitiven Füllstandserfassung einen Synergieeffekt hat, aber auch ohne diese kapazitive Sensorik bei einem Sauggerät realisierbar ist und eine neue Dimension von Bedienkomfort darstellt und zudem auch hohe elektrische Sicherheit bietet: Bevorzugt hat das Sauggerät mindestens einen kapazitiven Bedienschalter zur Betätigung durch einen Bediener. Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise zur Erfassung einer Betätigung des Bedienschalters ausgestaltet. Somit kann also die Auswerteeinrichtung nicht nur Signale oder eine Mess-Kapazität des kapazitiven Füllstand-Sensors erfassen, sondern auch eine Kapazität des Bedienschalters. Insbesondere kann der vorgenannte Umschalter oder Multiplexer zum Umschalten zwischen der mindestens einen Mess-Elektrode und dem kapazitiven Bedienschalter genutzt werden. Die kapazitiv arbeitende Füllstandserfassungseinrichtung kann also einen Zusatznutzen im Zusammenhang mit einem kapazitiven Bedienschalter, zum Beispiel einem Druckschalter, Schiebeschalter oder dergleichen, entfalten. Mit dem Bedienschalter kann beispielsweise eine Saugleistung des Saugmotors geändert werden, der Saugmotor abgeschaltet werden oder dergleichen. Auch die Einstellung eines Intervalls einer Abreinigungseinrichtung ist mit einem derartigen Bedienschalter sehr einfach möglich.
Die Füllstandserfassungseinrichtung, insbesondere die Auswerteeinrichtung, kann einen Bestandteil einer Steuereinrichtung des Sauggeräts bilden. Es ist zum Beispiel möglich, das ein Mikroprozessor oder Controller, der zur Steuerung des Saugmotors und/oder anderer Komponenten des Sauggeräts vorgesehen ist, zusätzlich die Funktion der Auswerteeinrichtung leistet. Selbstverständlich ist auch eine Nachrüstlösung möglich, d. h. dass beispielsweise die Auswerteeinrichtung als eine Zusatzplatine ausgestaltet ist, die an einer Steuerungsplatine einer Steuerung des Sauggeräts angeordnet wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Füllstandserfassungseinrichtung und/oder die Steuereinrichtung dazu in der Lage sind, anhand des mindestens einen kapazitiven Sensors eine Notabschaltung durchzuführen, derart, dass beispielsweise der Saugmotor bei Erreichen eines kritischen, maximalen Füllstandes abgeschaltet wird.
Die Füllstandserfassungseinrichtung weist zweckmäßigerweise mindestens einen eine nicht-elektrische Eigenschaft der Schmutzsubstanz messenden Sensor auf, beispielsweise einen Drucksensor oder Temperatursensor. Ein Sensorsignal dieses mindestens einen weiteren Sensors wertet die Füllstandserfassungseinrichtung bei der Ermittlung des Füllstandes aus. Beispielsweise reduziert die Füllstandserfassungseinrichtung einen anhand eines Messwerts des mindestens einen kapazitiven Sensors ermittelten Füllstandswert nach oben, wenn der Temperatursensor eine höhere Temperatur ermittelt hat, während die Füllstandserfassungseinrichtung den Füllstandswert nach unten korrigiert, wenn der Drucksensor einen höhere Druck ermittelt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Schrägansicht eines Sauggeräts,
2 eine Querschnittsansicht des Sauggeräts gemäß 1,
3 einen schematischen Schaltplan einer Füllstandserfassungseinrichtung des Sauggeräts gemäß 1,
4 ein Behälterteil des Sauggeräts gemäß 1 von oben,
5 ein Motorteil des Sauggeräts gemäß 1 von unten, und
6 das Behälterteil des Sauggeräts gemäß 4 von oben, jedoch mit einem Filtersack.
Ein Sauggerät 10 weist ein Saugergehäuse 11 auf. Das Saugergehäuse 11 umfasst ein Behälterteil 12, das als ein Unterteil ausgestaltet ist, sowie ein Motorteil 13, das als ein Oberteil ausgestaltet ist und lösbar mit dem Behälterteil 12 verbindbar ist. An dem Saugergehäuse 11 sind Rollen 14 angeordnet, von denen die in 1 vorderen Rollen 14 Lenkrollen sind. In dem Saugergehäuse 11 ist ein Schmutz-Sammelraum 15 vorgesehen, beispielsweise eine Aufnahmewanne. In dem Schmutz-Sammelraum 15 kann beispielsweise einen Filtersack 30 angeordnet werden, wobei das Sauggerät 10 auch ohne Filtersack nutzbar ist, so dass eine Schmutzsubstanz S direkt in den Schmutz-Sammelraum 15 gelangt. Mit dem Sauggerät 10 können daher auch grober Schmutz, feuchter Schmutz, Wasser oder andere Flüssigkeiten oder dergleichen gesaugt werden. Das Sauggerät 10 ist vorzugsweise ein sogenannter Nasssauger. Beispielsweise kann mit dem Sauggerät 10 verschmutztes Wasser W oder eine sonstige Flüssigkeit aus einem Behälter B abgesaugt werden, was in 1 schematisch dargestellt ist.
Der Schmutz-Sammelraum 15 ist in dem Behälterteil 12 vorgesehen. An einer Vorderwand 16 des Saugergehäuses 11 ist ein Saugeinlass 17 vorgesehen, an den ein Saugschlauch 18 anschließbar ist. Der Saugeinlass 17 mündet in den Schmutz-Sammelraum 15. Der Schmutz-Sammelraum 15 ist durch die Vorderwand 16 und ferner von Seitenwänden 31 und einer Hinterwand 32 begrenzt, die sich von einer Bodenwand 33 nach oben erstrecken.
Die elektrischen Komponenten des Sauggeräts 10 sind in dem Saugergehäuse 11 geschützt untergebracht. Bevorzugt sind die elektrischen Komponenten im Motorteil 13 angeordnet, beispielsweise ein Saugmotor 19, mit dem ein Saugstrom 20 erzeugbar ist. Der Saugmotor 19 umfasst beispielsweise eine Ventilatoranordnung 37 zur Erzeugung des Saugstroms 20.
Das Motorteil 13 ist oberhalb des Schmutz-Sammelraums 15 angeordnet. Das Motorteil 13 verschließt den Schmutz-Sammelraum 15 von oben her. Das Motorteil bildet sozusagen einen Deckel für das Behälterteil 12 und ist beispielsweise mittels Laschen 35 an dem Behälterteil 12 lösbar befestigbar und kann vollständig von dem Behälterteil 12 entfernt werden und beispielsweise mit seiner Oberseite auf einem Untergrund abgelegt werden, was in 5 dargestellt ist.
Zwischen dem Saugmotor 19 und dem Saugeinlass 17 ist ein Hauptfilter 34 angeordnet. Der Hauptfilter 34 befindet sich oberhalb des Schmutz-Sammelraums 15 und oberhalb des Saugeinlasses 17. Bei einem Betrieb des Sauggeräts 10 ohne Filtersack 30 schützt der Hauptfilter 34, der beispielsweise ein Plattenfilter oder Faltenfilter ist, den Saugmotor 19 vor Verschmutzung durch die Schmutzsubstanz S.
Das Sauggerät 10 kann beispielsweise über Bedienelemente 21 bedient werden, die an einer oberhalb der Vorderwand 16 vorgesehenen Bedienwand 22 angeordnet sind. Dort befinden sich beispielsweise ein Hauptschalter 23 zum Einschalten oder Ausschalten des Saugmotors 19 oder ein Stellschalter 24 zur Einstellung einer Saugleistung des Sauggeräts 10. Zudem ist noch eine Steckdose 25 vorgesehen, in die ein Netzkabel eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer nicht dargestellten Hand-Werkzeugmaschine, einsteckbar ist.
Das Sauggerät 10 kann über einen schematisch dargestellten internen Energiespeicher 26, beispielsweise eine Brennstoffzelle oder einen elektrischen Akkumulator, mit elektrischer Energie versorgt werden und/oder an ein elektrisches Stromversorgungsnetz N, beispielsweise 110 V bis 230 V Wechselspannung, angeschlossen werden, wofür ein Anschlusskabel 27 vorgesehen ist. Das Anschlusskabel 27 und der Saugschlauch 18 können bei Nichtgebrauch in eine Aufnahme 28 an einer Oberseite 29 des Saugergehäuses 11 eingelegt werden.
Die Bedienelemente 21 sind mit einer Steuereinrichtung 36 des Sauggeräts 10 verbunden, das beispielsweise eine Abreinigung des Hauptfilters 34 steuert, den Saugmotor 19 ein- und ausschaltet oder dergleichen. Die Steuereinrichtung 36 hat zudem auch Sicherheitsfunktionen, beispielsweise eine Abschaltung des Saugmotors 19 bei Überschreiten eines vorbestimmten maximalen Füllstandes Fmax der Schmutzsubstanz S im Schmutz-Sammelraum 15, um zu verhindern, dass beispielsweise der Hauptfilter 34 nass wird, insbesondere dass keine feuchte Schmutzsubstanz S die Ventilatoranordnung 37 des Saugmotors 19 gelangt.
Zur Füllstanderfassung sind bei dem Sauggerät 10 innovative Maßnahmen vorgesehen:
Eine Füllstandserfassungseinrichtung 40 ermöglicht eine kapazitive Messung eines Füllstandes F des Schmutz-Sammelraum 15 mit der Schmutzsubstanz S. Beispielhaft ist ein unterer Füllstand Fu, ein mittlerer Füllstand Fm sowie ein oberer Füllstand Fmax, der zugleich als maximaler Füllstand beim normalen Betrieb des Sauggeräts 10 angesehen werden soll. Der Füllstand Fmax ist noch unterhalb des Saugeinlass 17 vorgesehen.
Der Füllstand F kann selbstverständlich noch höher gehen, beispielsweise oberhalb des Saugeinlass 17 sein, wobei dann Gefahr droht, dass der Hauptfilter 34 in direkten Kontakt mit der Schmutzsubstanz S, insbesondere Feuchtigkeit, gelangt, was jedoch nicht erwünscht ist. Ein Füllstand Fnot, bei dem quasi eine Notabschaltung des Saugmotors 19 stattfinden sollte, ist unterhalb des Hauptfilters 34 vorgesehen.
Die Füllstandserfassungseinrichtung 40 umfasst eine Auswerteeinrichtung 41 zur Ermittlung eines jeweiligen Füllstandes F im Schmutz-Sammelraum 15. Die Auswerteeinrichtung 41 ermittelt den jeweiligen Füllstand anhand von kapazitiven Sensoren 42, 43, 44 und 45. Die Sensoren 42–45 umfassen Mess-Elektroden 47–50, die mit einer Gegenelektrode 51 zusammen wirken.
Die Gegenelektrode 51 ist beispielsweise mit einem Massepotenzial M verbunden oder wird von einem Massepotenzial M der Auswerteeinrichtung 41 gebildet. Die Gegenelektrode 51 kann ein Bauteil der Auswerteeinrichtung 41, beispielsweise auf einer Leiterplatte 78 der Auswerteeinrichtung 41 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Gegenelektrode 51 eine leitende Fläche im Bereich des Saugergehäuses 11, beispielsweise an einer unteren Abdeckwand des Motorteils 13, umfasst und mit den übrigen elektrischen Komponenten der Auswerteeinrichtung 41 in entsprechender Weise, zum Beispiel über elektrische Leitungen, Kontaktbahnen oder dergleichen, verbunden ist. Die Gegenelektrode 51 ist gegenüber dem Schmutz-Sammelraum 15 vorzugsweise elektrisch isoliert.
Die Elektroden 47–50 sowie die Gegenelektrode 51 haben jeweils eine elektrische (Mess-)Kapazität, die von der Auswerteeinrichtung 41 gemessen und zur Ermittlung eines jeweiligen Füllstandes F ausgewertet wird.
Die Auswerteeinrichtung 41 umfasst eine Stromquelle 53 zum Aufladen der kapazitiven Sensoren 42–45. Die Stromquelle 53 kann über einen Ladeschalter 55 sowie einen Umschalter 54 die Mess-Elektroden 47–50 mit elektrischen Ladungen aufladen. Der Umschalter 54, ein Multiplexer, verbindet also die Stromquelle 53, wenn der Ladeschalter 55 geschlossen ist, mit den Mess-Elektroden 47–50, beispielsweise sequenziell nacheinander, oder auch in anderer Abfolge oder Reihenfolge, je nachdem, welcher Prüfzyklus festgelegt ist.
Zusätzlich ist auch ein Entladeschalter 56 vorgesehen, mit dem der Umschalter 54 und somit auch die Mess-Elektroden 47–50 mit einem Massepotenzial M verbunden werden können, um die Sensoren 42–45 zu entladen.
Der Ladeschalter 55 und der Entladeschalter 56 sowie der Umschalter 54 werden von einem Controller 57, zum Beispiel einem Mikroprozessor, angesteuert, was durch gestrichelte Leitungen 54', 55', 56' angedeutet ist.
Der Controller kann über einen Steuerausgang 58 auch den Saugmotor 19 ansteuern, beispielsweise einschalten, ausschalten oder dessen Leistung vermindern. Beispielsweise bildet der Controller 57 einen Bestandteil der Steuereinrichtung 36.
Eine kapazitive Messung der Auswerteeinrichtung 41 läuft nunmehr beispielsweise wie folgt ab: über die Stromquelle 53 wird eine Mess-Elektrode 47, 48, 49 und 50 und/oder ein Vergleichskondensator 52, der sozusagen eine Referenzkapazität bereitstellt, von der Stromquelle 53 aufgeladen. Der Vergleichskondensator 52, z. B. ein sogenannter Sample-and-Hold-Kondensator, und ein jeweiliger kapazitiver Sensor 42–45, der über den entsprechend geschalteten Umschalter 54 aktuell mit elektrischen Ladungen aufgeladen wurde oder wird, sind mit einem Potenzial 60 verbunden oder verbindbar.
Beispielsweise ist ein Schalter 61 zwischen dem Umschalter 54 und dem Potenzial 60 vorgesehen, der beim Aufladen des Vergleichskondensators 52 offen ist (der Schalter 55 ist dabei geschlossen), so dass zunächst der Vergleichskondensator 52 von der Stromquelle 53 aufgeladen werden kann. Wenn der Vergleichskondensator 52 aufgeladen ist, wird der Schalter 55 geöffnet, der Schalter 61 hingegen geschlossen. Der Umschalter 54 verbindet dann eine der Mess-Elektroden 47–50 mit dem Potenzial 60 bzw. dem Vergleichskondensator 52, so dass ein Umladevorgang vom Vergleichskondensator 52 auf den vom Umschalter 54 jeweils angesteuerten kapazitiven Sensor 42, 43, 44 oder 45 oder umgekehrt stattfindet. Ein Analog-Digital-Wandler 59 ist zu dem Vergleichskondensator 52 parallel geschaltet und misst die an dem Vergleichskondensator 52 anliegende Mess-Spannung Um, die sich während des Umladevorgangs und/oder nach dem Umladevorgang auf den jeweiligen kapazitiven Sensor 42–45 oder nach diesem Umladevorgang einstellt.
Die jeweilige Kapazität des Sensors 42–45 hängt von seinem jeweiligen Dielektrikum ab, das von der Schmutzsubstanz S gebildet ist. Die Spannung Um ist also ein Maß für die Kapazität des Sensors 42–45 und somit für den Füllstand F.
Selbstverständlich sind auch andere Messmethoden ohne weiteres möglich, bei denen beispielsweise zeitliche Bedingungen erfasst werden, d. h. wie lange ein jeweiliger Umladevorgang oder Ladevorgang eines kapazitiven Sensors 42–45 dauert oder dergleichen.
Der Analog-Digital Wandler 59 und/oder der Vergleichskondensator 52 können Bestandteile des Controllers 57 sein.
Das Sauggerät 10 hat exemplarisch dargestellt mehrere Mess-Elektroden 47–50, wobei selbstverständlich eine einzige Mess-Elektrode bzw. ein einziger kapazitiver Sensor 42–45 ohne weiteres auch möglich wäre, genauso wie weitere kapazitive Sensoren.
Die Sensoren 42–44, insbesondere deren Mess-Elektroden 47–49, sind am oder im Behälterteil 12 des Saugergehäuses 11 angeordnet. Über elektrische Kontakte 64, 65 und 66 am Behälterteil 12, die mit entsprechenden Gegenkontakten 67, 68 und 69 am Motorteil 13 zusammenwirken, ist eine elektrische Verbindung zwischen den Mess-Elektroden 47–49 und der Auswerteeinrichtung 41, die im Motorteil 13 angeordnet ist, herstellbar. Die elektrischen Kontakte 64–66 sind an der oberen Stirnseite der Hinterwand 32 angeordnet und gelangen mit den korrespondierend an der Unterseite des Motorteils 13 angeordneten Gegenkontakten 67, 68 und 69 automatisch in Eingriff, wenn das Motorteil 13 auf das Behälterteil 12 aufgesetzt wird. Die Kontakte 64, 65 und 66 und die Gegenkontakte 67, 68 und 69 sind beispielsweise als elektrische Steckkontakte oder Berührkontakte ausgestaltet. Die Kontakte 64, 65 und 66 und die Gegenkontakte 67, 68 und 69 sind galvanisch vom Schmutz-Sammelraum 15 getrennt. Sie sind beispielsweise mit elektrischen Isolierungen versehen und/oder von der Innenwand des Schmutz-Sammelraums 15 entsprechend weit entfernt.
Es ist auch denkbar, dass elektrisch leitende Körper der elektrischen Kontakte 64, 65 und 66 als Mess-Elektroden ausgestaltet sind, d. h. nicht mit den Gegenkontakten 67, 68 und 69 zusammenwirken, sondern Mess-Elektroden bilden. Vorzugsweise stehen die dann Mess-Elektroden bildenden elektrischen Kontakte 64, 65 und 66 in Richtung des Behälterteils 12 vor und greifen dort in Ausnehmungen ein, z. B. entsprechende Vertiefungen oder Aussparungen an der Hinterwand 32.
Der kapazitive Sensor 45 bildet sozusagen eine Notaus-Schalter. Der kapazitive Sensor 45 ist am Motorteil 13 angeordnet. Beispielsweise steht die Mess-Elektrode 50 nach unten in Richtung des Schmutz-Sammelraum 15 von der diesem zugewandten Wand des Motorteils 13 ab. Die Mess-Elektrode 50 könnte selbstverständlich feststehend sein, d. h. nicht nachgiebig. Beispielsweise könnte die Mess-Elektrode 50 von einem Stift oder einem Kontakt-Vorsprung gebildet sein, der von der entsprechenden Wand des Motorteils 13 absteht. Zweckmäßigerweise ist jedoch die Mess-Elektrode 50 nachgiebig, beispielsweise mittels eines Schwenkgelenks 70 oder eines entsprechend nachgiebigen Bestandteils. Die Mess-Elektrode 50 ist von einer Isolationsschicht 63 umgeben, beispielsweise einem Schutzlack, einer Kunststoffbeschichtung oder dergleichen. Wenn aufgrund des bereits erreichten Füllstands Fnot zwischen die Mess-Elektrode 50 und die Gegenelektrode 51 Schmutzsubstanz S gelangt und/oder die Mess-Elektrode 50 näher zur Gegenelektrode 51 bewegt wird, weil beispielsweise Schmutzsubstanz S auf die Mess-Elektrode 50 drückt, ändert sich die Kapazität des Sensors 45. Die Steuereinrichtung 36 schaltet dann den Saugmotor 19 sofort ab.
Ein bevorzugtes Konzept sieht vor, dass die Elektroden 47–50 galvanisch von der Schmutzsubstanz S, das heißt der Innenseite des Schmutz-Sammelraum 15 getrennt sind. Es liegt allerdings auch im Rahmen der Erfindung, dass diese galvanischen Trennung nicht vorhanden ist oder dass beispielsweise einer der kapazitiven Sensoren nicht von dem Schmutz-Sammelraum 15 bzw. der Schmutzsubstanz galvanisch getrennt ist.
Die Mess-Elektrode 47 des Sensors 42 ist beispielsweise an der Bodenwand 33 angeordnet. Beispielsweise wird die Mess-Elektrode 47 von einer Folie, einer Metallplatte oder dergleichen, gebildet, die in das an sich elektrisch isolierende Grundmaterial des Behälterteil 12, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, eingebettet ist.
In ähnlicher Weise sind die Mess-Elektroden 48 und 49 ausgestaltet. Sie sind nämlich in die Hinterwand 32 eingebettet oder an der Hinterwand 32 angeordnet. Beispielsweise ist die Hinterwand 32 mit einer Tasche, Kammer oder sonstigen Kavität 38 versehen, in der die Mess-Elektrode 48 und/oder 49 aufgenommen ist. Die Mess-Elektroden 48 und 49 können jedoch auch in das Material der Hinterwand 32 beispielsweise beim Kunststoff-Spritzen des Saugergehäuses 11 integral eingebunden werden.
In 2 schematisch oder exemplarisch gezeigt, dass die Mess-Elektroden 48 und/oder 49 an der dem Schmutz-Sammelraum 15 zugewandten Innenseite der Hinterwand 32 angeordnet sind. Auch das ist möglich, wobei dann sogar das blanke Material der elektrisch leitfähigen Elektroden 48 oder 49 im Schmutz-Sammelraum 15 angeordnet sein können, wenn keine galvanischen Isolation gewünscht ist. Es ist aber auch möglich, dass die an der Innenseite der Hinterwand 32 angeordneten Elektroden 48 und 49 ähnlich wie die Elektrode 50 mit einer elektrischen Isolation 63 versehen sind.
Die Mess-Elektrode 48 ist näher bei der Bodenfläche des Schmutz-Sammelraums 15 angeordnet, während die andere Mess-Elektrode 49 weiter oben angeordnet ist. Beispielsweise ist der untere Sensor 43 mit seiner Mess-Elektrode 48 dem unteren Füllstand F1 zugeordnet, während der obere Sensor 44 mit der Mess-Elektrode 49 dem oberen F2 Füllstand zugeordnet ist.
Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, für jeden individuellen Füllstand F individuelle kapazitive Sensoren vorzusehen. Einer oder mehrere kapazitive Sensoren können beispielsweise zu einer kontinuierlichen Füllstandmessung ausgestaltet sein bzw. in Zusammenwirkung mit der Auswerteeinrichtung 41 eine kontinuierliche Messung ermöglichen. Beispielsweise können die Mess-Elektroden 47, 48 und 49 zur kontinuierlichen Ermittlung des Füllstandes F dienen. Der Sensor 42 bildet dabei beispielsweise den Startwert für den Füllstand F, wenn die Sensoren 43 und 44 noch melden, dass in ihrer jeweiligen Höhe keine Schmutzsubstanz S ist.
Es ist aber auch möglich, dass beispielsweise eine elektrisch leitende, beispielsweise aus Metall bestehende Tragplatte 62 einer der Rollen 14 (2) eine Mess-Elektrode 47' des Sensors 42' bildet. In diesem Fall sind keine separaten Komponenten zur Bildung der Mess-Elektrode 47' nötig, d. h. es werden die an sich vorhandenen metallisch leitenden Komponenten des Saugergehäuses oder des Sauggeräts 10 in das kapazitive Messkonzept eingebunden.
Die Auswerteeinrichtung 41 kann einen Bestandteil der Steuereinrichtung 36 bilden. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 41 integral auf einer Leiterplatte der Steuereinrichtung 36 angeordnet sein. Zweckmäßig ist aber auch ein modulares Konzept. Beispielsweise ist die Auswerteeinrichtung 41 in einem Modul 71 angeordnet, das in einer entsprechenden Modulaufnahme, zum Beispiel einem entsprechenden Steckschacht, des Saugergehäuses 11 aufgenommen ist. Das Modul 71 ist beispielsweise mittels elektrischen Kontakten 77 mit der Steuereinrichtung 36 lösbar verbindbar.
Das Modul 71 ermöglicht zudem ein kapazitives Bedienkonzept, das selbstverständlich auch ohne die modulare Bauweise realisierbar ist, das heißt dass beispielsweise kapazitive Bedienschalter 72 und 73 auch Bestandteile der Bedienelemente 21 bilden können, beispielsweise direkt an der Bedienwand 22 angeordnet sein können.
Dies gilt auch für eine Anzeige 74 der Füllstandserfassungseinrichtung 40, mit der die Füllstandserfassungseinrichtung 40 einen jeweiligen Füllstand F des Schmutz-Sammelraums 15 anzeigt. Die Anzeige 74, beispielsweise ein LCD-Display, kann also vorzugsweise ein Bestandteil des Moduls 71 sein, könnte aber ohne weiteres auch beispielsweise direkt an der Bedienwand 22 angeordnet sein.
Selbstverständlich sind bei einer erfindungsgemäßen Füllstandserfassungseinrichtung bzw. einem erfindungsgemäßen Sauggerät nicht nur optische, sondern auch akustische Ausgabemittel möglich, so zum Beispiel ein Lautsprecher zur Ausgabe eines Warnsignals, wenn der Füllstand Fmax oder Fnot erreicht ist.
Mit den Bedienschaltern 72 und 73 kann beispielsweise eine Kalibrierung stattfinden, d. h. dass beispielsweise der Bediener bei einem vollständig entleerten Schmutz-Sammelraum 15 durch einen Druck auf den Bedienschalter 72 die Füllstandserfassungseinrichtung 40 zu einer Start-Messung instruiert, bei der die Füllstandserfassungseinrichtung 40 eine jeweilige Kapazität des Sensors 42–45 erfasst und somit quasi lernt, welche Mess-Ergebnisse bei einem leeren Schmutz-Sammelraum 15 vorliegen.
Zwar wäre es möglich, dass die Bedienschalter 72 und/oder 73 konventionelle Schalter sind, beispielsweise elektrische Tastschalter. Bevorzugt ist jedoch ein kapazitives Bedienkonzept, das sich ohne weiteres auch als Alternative zu beispielsweise den Schaltern 23 und 24 eignet. Insbesondere wäre ein kapazitiver ”Schiebeschalter” zur Einstellung einer Saugleistung des Saugmotors 19 sehr einfach zu bedienen.
Die Bedienschalter 72 und 73 umfassen Mess-Elektroden 75 und 76, die in gleicher Weise wie die anderen Mess-Elektroden 47–50 von der Auswerteeinrichtung 41 ausgewertet und beispielsweise einem Zyklus folgend überprüft werden. Die Bedienschalter 72 und 73 sind also kapazitive Schalter. Bei einer Berührung der Flächen der Bedienschalter 72 und 73 ändert sich deren Kapazität, d. h. zum Beispiel die Ladungsmenge, die von den Mess-Elektroden 75 oder 76 während einer vordefinierten Zeitspanne oder absolut aufgenommen werden kann, woraus die Auswerteeinrichtung 41 ermitteln kann, ob die Bedienschalter 72, 73 betätigt werden.
Selbstverständlich können sich auch in Höhenrichtung am Schmutz-Sammelraum 15 erstreckende Messeelektroden vorteilhaft sein: Beispielsweise erstreckt sich eine Mess-Elektrode 79 eines kapazitiven Sensors 46 vom Boden des Schmutz-Sammelraum 15 in Höhenrichtung nach oben, so dass sie bereits von Anfang an, wenn sich vom Boden des Schmutz-Sammelraums 15 her Schmutzsubstanz S ansammelt, in den Einflussbereich der Schmutzsubstanz S gelangt und den ansteigenden Füllstand F erfassen kann.
Vorzugsweise kann die Auswerteeinrichtung 41 an dem Display bzw. der Anzeige 74 eine den Füllstand F repräsentierende Grafik, zum Beispiel einen nach oben hin breiter werdenden Keil 81 und/oder eine Füllstandskennlinie 82, eine Prozentangabe oder dergleichen anzeigen.
Die kapazitive Messung beim Sauggerät 10 ist nicht nur auf Flüssigkeiten beschränkt, sondern eignet sich auch für eine Füllstanderfassung nicht-flüssiger Schmutzsubstanz S, beispielsweise feuchter oder trockener Schmutzsubstanz S. Es wurde nämlich erkannt, dass gebundene Ladungen in der Schmutzsubstanz S, auch wenn Sie elektrisch isolierend ist, Polarisationseffekte erzeugen. Dies beeinflusst die elektrische Kapazität der Sensoren 42–46, was von der Auswerteeinrichtung 41 zur Ermittlung des Füllstandes F ermittelt wird.
Weiterhin wurde erkannt, dass die Kapazität eines kapazitiven Sensors sich abhängig von Druck und Temperatur ändert, insoweit nämlich die Schmutzsubstanz S beispielsweise bei steigendem Druck besser leitet, d. h. dass die Kapazität des kapazitiven Sensors abnimmt, während eine steigende Temperatur die Leitfähigkeit der Schmutzsubstanz S absinken lässt, d. h. dass die Kapazität des Sensors ansteigt. Die nachfolgende Maßnahme ist also bei jedem erfindungsgemäßen Sauger, also nicht nur beim Sauggerät 10, vorteilhaft.
Die Füllstandserfassungseinrichtung 40 weist nämlich einen Drucksensor 80 und/oder einen Temperatursensor 83 auf, an deren Messwerte beispielsweise der Controller 57 zusammen mit der jeweiligen Kapazität mindestens Sensors 42–46 zur Ermittlung des Füllstandes auswertet. Wenn also der beispielsweise im Schmutz-Sammelraum 15 oder dem Absaugtrakt messende Drucksensor 80 einen höheren Druck festgestellt, kann die Auswerteeinrichtung 41 beispielsweise einen anhand des Kapazitätswerts des Sensors 42 ermittelten Füllstandwert F um einen vorbestimmten Faktor erhöhen, der mit dem vom Drucksensor 80 gemessenen Druck korreliert.
Wenn die Temperatur im Schmutz-Sammelraum 15 ansteigt, sinkt die Permittivität der Schmutzsubstanz S, d. h. dass die Kapazität des Sensors 42 ansteigt und die Auswerteeinrichtung 41 zweckmäßigerweise den Kapazitätswert des Sensors 42 in Abhängigkeit vom Temperaturwert des Temperatursensors 83 verringert, um den Füllstand F zu ermitteln.
Zu dem Controller 57 ist noch nachzutragen, dass selbstverständlich auch den Umschalter 54, d. h. beispielsweise einen Multiplexer integral aufweisen kann.
Weiterhin ist es möglich, dass anstelle der Stromquelle 53 ein Spannungsquelle vorgesehen ist, d. h. dass beispielsweise zunächst der Vergleichskondensator 52 auf ein definiertes Potenzial, zum Beispiel 5 V, aufgeladen wird und dann über den Umschalter 54 mit den jeweiligen externen Kondensator, nämlich einem der Sensoren 42–46 bzw. dessen Mess-Elektrode 47–50, 79 verbunden wird, so dass diese beiden Kondensatoren einen Spannungsteiler bilden. Es wird sozusagen ein kapazitiver Spannungsteiler (CVD = Capacitve Voltage Divider) gebildet, wobei der A-D-Wandler 59 die jeweilige Spannung abtastet.
Vorteilhaft ist es, wenn die externe Kapazität des kapazitiven Sensors im Verhältnis zur internen Kapazität des Vergleichskondensators relativ klein ist oder relativ groß ist, d. h. dass sich die Kapazitäten sehr deutlich voneinander unterscheiden, beispielsweise um den Faktor 1 zu 10. Beispielsweise ist die Kapazität der Mess-Elektrode 47 bzw. des Sensors 42 zehnmal größer als diejenige des Vergleichskondensators 52.
Das in der Zeichnung dargestellte modulare Konzept ermöglicht es, eine bereits vorhandene Steuereinrichtung 36 wenn die erfindungsgemäße Füllstandserfassungseinrichtung sozusagen zu ergänzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009015643 A1 [0002, 0010]

Claims

Sauggerät mit einem Saugmotor (19) zum Erzeugen eines Saugstroms (20) und mit einem Saugergehäuse (11), in dem der Saugmotor (19) und ein Schmutz-Sammelraum (15) zum Sammeln von aus dem Saugstrom (20) abgesonderter Schmutzsubstanz (S) angeordnet ist, wobei das Sauggerät (10) eine Füllstandserfassungseinrichtung (40) zum Erfassen eines Füllstandes der Schmutzsubstanz (S) in dem Schmutz-Sammelraum (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) mindestens einen kapazitiven Sensor (42–45) mit mindestens einer dem Schmutz-Sammelraum (15) zugeordneten, elektrisch aufladbaren Mess-Elektrode (47–50) aufweist, wobei eine elektrische Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–45) durch die Schmutzsubstanz (S) in dem Schmutz-Sammelraum (15) veränderbar ist, und dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) eine Auswerteeinrichtung (41) zur Ermittlung des Füllstandes der Schmutzsubstanz (S) in Abhängigkeit von der elektrischen Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–45) aufweist.
Sauggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mess-Elektrode (47–50) mit einer elektrischen Isolierung zur galvanischen Trennung von der Schmutzsubstanz (S) in dem Schmutz-Sammelraum (15) versehen ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die elektrische Isolierung (63) eine Kavität (38) des Saugergehäuses (11) umfasst, in der die Mess-Elektrode (47–50) angeordnet ist.
Sauggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mess-Elektrode (47–50) mit einer elektrischen Isolationsschicht (63) versehen ist.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mess-Elektrode (47–50) ein metallisches Struktur-Tragteil des Saugergehäuses (11) umfasst, insbesondere eine Tragplatte für eine Rolle (14) und/oder eine mechanische Verstärkung in einem aus Kunststoff bestehenden Bereich des Sauggeräts (10), und/oder eine metallische Beschichtung eines Bereiches des Saugergehäuses (11) umfasst.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleichskondensator (52) und/oder eine Gegenelektrode (51) für die Mess-Elektrode (47–50) des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–45) einen Bestandteil der Auswerteeinrichtung (41) bildet und insbesondere an einer elektrischen Leiterplatte (78) der Auswerteeinrichtung (41) und/oder in einem Gehäuse der Auswerteeinrichtung (41) angeordnet ist.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mess-Elektrode (47–50) und eine Gegenelektrode (51) des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–45) an oder in dem Schmutz-Sammelraum (15) angeordnet sind.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (41) der Füllstandserfassungseinrichtung (40) in einem den Saugmotor (19) enthaltenden Motorteil (13) des Saugergehäuses (11) und der Schmutz-Sammelraum (15) in einem Behälterteil (12) des Saugergehäuses (11) angeordnet sind, das mit dem mit dem Behälterteil (12) verbindbar und zwischen einer, den Schmutz-Sammelraum (15) verschließenden Schließstellung und einer insbesondere von dem Behälterteil (12) entfernten Offenstellung verstellbar ist.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Mess-Elektrode (47–50) des kapazitiven Sensors (42–45) an dem Motorteil (13) des Saugergehäuses (11) angeordnet ist und in Richtung des Behälterteils (12), insbesondere in eine Ausnehmung am Behälterteil (12) eingreifend, von dem Motorteil (13) absteht und/oder dass mindestens eine Mess-Elektrode (47–50) des kapazitiven Sensors (42–45) in dem oder an dem Behälterteil (12) des Saugergehäuses (11) angeordnet ist und zwischen dem Motorteil (13) und dem Behälterteil (12) eine elektrische Kontaktanordnung mit voneinander lösbaren elektrischen Kontakten (64–69) zur Verbindung der Mess-Elektrode (47–50) mit der Auswerteeinrichtung (41) vorgesehen ist, wobei Kontakte (64–69) der elektrischen Kontaktanordnung vorzugsweise derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass sie bei einem Anordnen des Motorteils (13) an dem Behälterteil (12) miteinander in elektrischen Kontakt gelangen.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine oder eine Mess-Elektrode (47–50) des kapazitiven Sensors (42–45) von einer Wand des Saugergehäuses (11) und/oder von dem Motorteil (13) in Richtung des Schmutz-Sammelraums (15) absteht und/oder dass die mindestens eine oder eine Mess-Elektrode (47–50) an dem Saugergehäuse (11), insbesondere dem Motorteil (13), beweglich gelagert ist und in der Art eines Schwimmers nachgiebig in Richtung des Schmutz-Sammelraum (15) beweglich ist.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Sammelraum mindestens zwei Mess-Elektroden (47–50) des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–45) oder zweier kapazitiver Sensoren (42–45) in einem Abstand zueinander, insbesondere in Bezug auf eine Füllstand-Höhe, angeordnet sind.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) mindestens eine erste und mindestens eine zweite Mess-Elektrode (47–50) eines ersten und eines zweiten kapazitiven Sensors (42–45) aufweist, und dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) einen Umschalter (54), insbesondere einen Multiplexer, zum sequenziellen Verbinden der ersten und der mindestens einen zweiten Mess-Elektrode (47–50) mit der Auswerteeinrichtung (41) oder einem Auswertemodul, insbesondere einem Analog-Digital-Wandler (59), der Auswerteeinrichtung (41) aufweist.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (41) zum Verbinden mindestens einer erste Mess-Elektrode (47) eines ersten kapazitiven Sensors (42) und vorteilhaft mindestens einer zweite Mess-Elektrode (48–50) mindestens eines zweiten kapazitiven Sensors (43–45) mit einem insbesondere eine Referenzkapazität bereitstellenden Vergleichskondensator (52) ausgestaltet ist, und dass sie zum Erfassen einer an dem Vergleichskondensator (52) anliegenden, sich während des Umladevorgangs und/oder nach dem Umladevorgang zwischen dem kapazitiven Sensor (42–45) und dem Vergleichskondensator (52) einstellenden Mess-Spannung (Um) und/oder einer für das Laden oder Entladen des Vergleichskondensators (52) benötigten Zeitspanne, insbesondere anhand eines zu dem Vergleichskondensator (52) parallel geschalteten Analog-Digital-Wandlers (59), ausgestaltet ist.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Auswerteeinrichtung (41) eine Vergleichskapazität und/oder einen Vergleichskondensator (52) aufweist, und dass zweckmäßigerweise der Vergleichskondensator (52) und der mindestens eine kapazitive Sensor (42–45) kapazitiven Spannungsteiler bilden.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen kapazitiven Bedienschalter (72, 73) zur Betätigung durch einen Bediener aufweist, und dass die Auswerteeinrichtung (41) zur Erfassung einer Betätigung des Bedienschalters (72, 73) ausgestaltet ist.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen zur Erfassung einer nicht-elektrischen Eigenschaft, insbesondere des Drucks und/oder der Temperatur, der Schmutzsubstanz (S) vorgesehenen Sensor (80, 83) aufweist, und dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) zur Ermittlung des Füllstandes (F) der Schmutzsubstanz (S) ein Sensorsignal des mindestens einen weiteren Sensors in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des mindestens einen kapazitiven Sensors (42–46) auswertet.
Sauggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es insbesondere einen Bestandteil der Füllstandserfassungseinrichtung (40) bildende das optische und/oder akustische Ausgabemittel zur Ausgabe eines den jeweiligen Füllstand (F) signalisierenden Füllstandssignals aufweist und/oder dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40), insbesondere die Auswerteeinrichtung (41), einen Bestandteil einer Steuereinrichtung (36) des Sauggeräts (10) buildet und/oder dass die Füllstandserfassungseinrichtung (40) ein Modul bildet, das lösbar am oder im Saugergehäuse 11 anordenbar ist.