DE102016102414A1

DE102016102414A1 - Method for operating a drive unit of a vacuum cleaner fan

Info

Publication number: DE102016102414A1
Application number: DE102016102414.7A
Authority: DE
Inventors: Manfred Gerhards
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregats eines Staubsaugergebläses, bei dem eine die Aufnahmeleistung des Antriebsaggregats repräsentierende Zustandsgröße erfasst wird und erfasste Zustandsgrößen zur Ermittlung von Schwankungen in der Aufnahmeleistung miteinander verglichen werden, wobei im Falle der Überschreitung eines Grenzwertes von einer vorgebbaren Anzahl an Schwankungen innerhalb einer vorgebbaren Zeiteinheit die Aufnahmeleistung des Antriebsaggregats reduziert oder das Antriebsaggregat abgeschaltet wird.The invention relates to a method for operating a drive unit of a vacuum cleaner fan, wherein a state variable representing the recording power of the drive unit is detected and detected state variables for determining fluctuations in the recording power are compared with each other, wherein in case of exceeding a limit value of a predetermined number of variations Within a predetermined time unit, the power consumption of the drive unit reduces or the drive unit is switched off.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregats eines Staubsaugergebläses. Ferner betrifft die Erfindung einen Staubsauger mit einem Staubsaugergebläse und einem damit zusammenwirkenden Antriebsaggregat. The invention relates to a method for operating a drive unit of a vacuum cleaner fan. Furthermore, the invention relates to a vacuum cleaner with a vacuum cleaner fan and a cooperating drive unit.

Staubsauger sind aus dem Stand der Technik an sich gut bekannt, weshalb es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises an dieser Stelle nicht bedarf.Vacuum cleaners are well known from the prior art, which is why it does not require a separate documentary evidence at this point.

Ein Staubsauger der vorbekannten Art verfügt typischerweise über ein mit einem Antriebsaggregat zusammenwirkendes Staubsaugergebläse, das im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall einen Saugluftstrom erzeugt. Dieser gelangt über eine Eintrittsöffnung in einen von einem Gehäuse des Staubsaugers bereitgestellten Staubsammelraum. Dort passiert der Saugluftstrom eine Staubabscheideeinrichtung, die vom Saugluftstrom mittransportierte Staubpartikel, Verunreinigungen und/oder dgl. Verschmutzungen zurück hält. Der insoweit gereinigte Saugluftstrom passiert weiterhin das druckerzeugende Gebläse und verlässt das Gehäuse des Staubsaugers alsdann über entsprechende Ausblasschlitze. A vacuum cleaner of the prior art typically has a cooperating with a drive unit vacuum cleaner fan, which generates a suction air flow in the intended use case. This passes through an inlet opening in a provided by a housing of the vacuum cleaner dust collection chamber. There, the suction air flow passes through a Staubabscheideeinrichtung, the dust transported by the suction air, dust particles, impurities and / or the like. Contains back holds. The extent cleaned suction air flow continues to pass the pressure-generating blower and leaves the housing of the vacuum cleaner then via corresponding blow-out.

Bei dem das Staubsaugergebläse antreibenden Antriebsaggregat handelt es sich typischerweise um einen Kommutatormotor. Dabei unterliegen die für die Kommutierung benötigten Bürsten einem natürlichen Verschleiß, der die Lebensdauer des Kommutatormotors mitbestimmt. Sind die Bürsten am Ende ihrer Verschleißlänge angekommen, so kann es durch den nachlassenden Bürstendruck zu heftigem Bürstenfeuer, also einem Lichtbogen zwischen Kommutator und Restbürste, kommen. Bei einem solchen Lichtbogen handelt es sich um ionisierte Luft, die hochgradig leitfähig ist und einzelne Lamellen und daran angebundene Spulen kurzschließt. Der Kommutator und das Bürstensystem werden infolge dessen thermisch überlastet, was zu einer schlagartigen Zerstörung des Kommutators führen kann. Eine Reparatur des so geschädigten Kommutatormotors alleinig durch den Wechsel der Bürsten ist im Allgemeinen aussichtslos, da der Kommutator final geschädigt oder sogar zerstört ist. The drive unit driving the vacuum cleaner fan is typically a commutator motor. In this case, the brushes required for the commutation are subject to natural wear, which determines the life of the commutator motor. If the brushes have reached the end of their wear length, the decreasing brush pressure can lead to violent brush fire, ie an arc between the commutator and the residual brush. Such an arc is ionized air that is highly conductive and short circuits individual fins and coils attached to them. The commutator and the brush system are thermally overloaded as a result, which can lead to a sudden destruction of the commutator. Repairing the thus damaged commutator motor solely by changing the brush is generally hopeless because the commutator is finally damaged or even destroyed.

Die Schädigung des Kommutatormotors durch Bürstenfeuer ist zudem seitens des Verwenders des Staubsaugers wahrnehmbar und bringt zahlreiche Nachteile mit sich. So sinkt die Drehzahl des Motors ab, wodurch ein bestimmungsgemäßer Betrieb des Staubsaugers nicht mehr möglich ist. Zudem ist ein Lichtbogenüberschlag verwenderseitig akustisch wahrnehmbar, und zwar als eine Art Knistern, was verwenderseitig insofern als unangenehm empfunden wird, als dass sich hierdurch deutlich wahrnehmbar ein Defekt des Staubsaugers ankündigt. Als Folge der Lichtbogenausbildung entsteht zudem Ozon, das aus dem Staubsauger in die den Staubsauger umgebende Atmosphäre ausgeblasen wird. The damage to the commutator motor brush fire is also perceptible by the user of the vacuum cleaner and brings numerous disadvantages. Thus, the speed of the engine decreases, whereby a proper operation of the vacuum cleaner is no longer possible. In addition, a flashover on the user side acoustically perceptible, and as a kind of crackling, which on the user side is perceived as unpleasant insofar as this clearly announces a defect of the vacuum cleaner. As a result of the arc formation also creates ozone, which is blown out of the vacuum cleaner in the atmosphere surrounding the vacuum cleaner.

Bei weiter fortgesetztem Betrieb des Staubsaugers schaltet sich das Staubsaugergebläse mehrfach ein und aus, je nachdem, ob der Abstand zwischen einer verschlissenen Bürste und dem Kommutator klein genug für die Zündung des Lichtbogens ist, was verwenderseitig als ein „Stotter“-Geräusch wahrgenommen wird. Sofern die zeitlichen Abstände lang genug sind, wird ein sehr hoher Strom aus dem Netz gezogen, der zum Ansprechen der Haushaltssicherung führen kann, was zu einer Unterbrechung des hausseitigen Stromkreises führt. Infolge der Lichtbogenentstehung können zudem benachbarte Isolationsteile durch Anschmelzung in Mitleidenschaft gezogen werden und es kann zu Geruchs- und Rauchbildung kommen. As the vacuum cleaner continues to operate, the vacuum cleaner fan turns on and off several times, depending on whether the distance between a worn brush and the commutator is small enough to ignite the arc, which is perceived by the user as a "stutter" noise. If the time intervals are long enough, a very high current is drawn from the grid, which can lead to the response of the household fuse, resulting in an interruption of the house-side circuit. As a result of the arc generation adjacent insulation parts can be affected by melting and it can lead to odor and smoke.

Die voraufgeführten Nachteile gilt es wünschenswerterweise zu vermeiden. Aus dem Stand der Technik sind insoweit konstruktive Lösungen bekannt geworden, die aber nicht frei von Nachteilen sind. Gemäß einer ersten vorbekannten Konstruktion kommen sogenannte Federanschläge zum Einsatz. Diese bewirken eine mehr oder weniger schnelle Verringerung des Bürstendrucks, sobald das Ende der Verschleißlänge erreicht ist. Diese vorbekannte Konstruktion stellt aber die Vermeidung von Bürstenfeuer nicht zuverlässig sicher, da entsprechend ausgerüstete Bürsten nicht vom Kommutator abgehoben werden. Es kommt vielmehr nur zu einer Druckverminderung, womit der Abstand zum Zünden des Lichtbogens sehr gering ausfällt. Einen zuverlässigen Schutz vor ungewollten Lichtbogenzündungen stellt dies aber nicht dar. It is desirable to avoid the above disadvantages. From the state of the art constructive solutions have become known so far, but they are not free from disadvantages. According to a first known construction so-called spring stops are used. These cause a more or less rapid reduction of the brush pressure as soon as the end of the wear length is reached. However, this prior art design does not reliably ensure the prevention of brush fire, since appropriately equipped brushes are not lifted off the commutator. Rather, it only comes to a reduction in pressure, so that the distance to ignite the arc is very low. However, this does not represent reliable protection against unwanted arc ignition.

Aus dem Stand der Technik sind des Weiteren sogenannte „Abschaltbürsten“ bekannt. Derartige Bürsten sind mit einem eingebauten Abschaltmechanismus ausgerüstet, demgemäß ein unter Federdruck stehender Kunststoffstift dergestalt in die Bürste mit eingepresst ist, dass der Stift bei Erreichung der Verschleißlänge aus der Bürste hervorschnellt, wodurch die Bürste vom Kommutator abgehoben wird. Von Nachteil dieser vorbekannten Konstruktion ist insbesondere, dass aufgrund des in die Bürste eingebrachten Kunststoffstiftes die zur Verfügung stehende Verschleißlänge erheblich reduziert ist, womit die gesamte Lebensdauer des Kommutatormotors verringert ist. Hinzu kommt, dass die Ausgestaltung einer Bürste als Abschaltbürste aufwendig und damit teuer ist, womit sich die Gesamtkosten erhöhen. Furthermore, so-called "shut-off brushes" are known from the prior art. Such brushes are equipped with a built-in shut-off mechanism, according to a standing under spring pressure plastic pin is pressed into the brush in such a way that the pin when reaching the wear length herausschnellt from the brush, whereby the brush is lifted from the commutator. A disadvantage of this known construction is in particular that due to the introduced into the brush plastic pin, the available wear length is significantly reduced, so that the entire life of the commutator motor is reduced. In addition, the design of a brush as Abschaltbürste consuming and therefore expensive, which increases the overall cost.

Ausgehend vom vorbeschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren vorzuschlagen, das bei gleichzeitiger Wirtschaftlichkeit der Konstruktion die voraufgeführten Nachteile zu vermeiden hilft.Based on the above-described prior art, it is the object of the invention to propose a generic method that at Simultaneous economic design helps to avoid the disadvantages listed above.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregats eines Staubsaugers, bei dem eine die Aufnahmeleistung des Antriebsaggregats repräsentierende Zustandsgröße erfasst wird und erfasste Zustandsgrößen zur Ermittlung von Schwankungen in der Aufnahmeleistung miteinander verglichen werden, wobei im Falle der Überschreitung eines Grenzwertes von einer vorgebbaren Anzahl an Schwankungen innerhalb einer vorgebbaren Zeiteinheit die Aufnahmeleistung des Antriebsaggregats reduziert oder das Antriebsaggregat abgeschaltet wird. To solve this problem, the invention proposes a method for operating a drive unit of a vacuum cleaner, in which a recording power of the drive unit representing state variable is detected and detected state variables for determining fluctuations in the recording power are compared with each other, wherein in case of exceeding a threshold reduced by a predetermined number of variations within a predetermined time unit, the power consumption of the drive unit or the drive unit is turned off.

Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, die Aufnahmeleistung des Antriebsaggregats zu reduzieren oder das Antriebsaggregat ganz abzuschalten, wenn das Laufzeitende des Antriebsaggregats erreicht ist, d.h. eine oder mehrere Bürsten am Ende ihrer Verschleißlänge angekommen sind. Dies lässt sich aufgrund einer veränderten Aufnahmeleistung des Kommutatormotors detektieren, was erfindungsgemäß dazu genutzt wird, eine Reduzierung der Aufnahmeleistung oder ein Abschalten des Antriebsaggregats vorzusehen, bevor es aufgrund von verschleißbedingten Abnutzungen zu zerstörerischem Bürstenfeuer kommt. Dabei ist von besonderem Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung, dass es keines konstruktiven Eingriffes in den Aufbau und die Ausgestaltung des Kommutatormotors bedarf. Damit erweist sich die erfindungsgemäße Lösung als besonders einfach in der Umsetzung, wirtschaftlich, und dies bei gleichzeitiger Sicherstellung, Bürstenfeuer und die damit einhergehenden Nachteile zuverlässig zu vermeiden. The invention is based on the basic idea to reduce the power consumption of the drive unit or completely shut off the drive unit when the term of the drive unit has been reached, i. one or more brushes have arrived at the end of their wear length. This can be detected due to a change in the power consumption of the commutator motor, which according to the invention is used to provide a reduction of the power consumption or a shutdown of the drive unit before it comes to destructive brush fire due to wear-related wear. It is of particular advantage of the method implementation according to the invention that there is no constructive intervention in the structure and the design of the commutator motor. Thus, the solution according to the invention proves to be particularly simple in the implementation, economically, and to avoid reliably while ensuring bristle fire and the associated disadvantages.

Die Aufnahmeleistung eines Kommutatormotors ist bezogen auf die Last relativ konstant, abgesehen von Variationen des Arbeitspunktes. Laständerungen und damit verbundene Änderungen der Aufnahmeleistung durch Arbeitspunktverschiebungen, die sich im aufgenommenen Strom äußern, liegen typischerweise in einem Zeitfenster von über einer Sekunde. Verursacht sind derartige Arbeitspunktverschiebungen beispielsweise durch unterschiedliche Saugoberflächen, durch den sich ändernden Füllstand des Staubbeutels oder aufgrund einer im Betriebsfall ansteigenden Erwärmung. Durch Bürstenfeuer auftretende Leistungs- und Stromschwankungen äußeren sich hingegen mit einer sehr viel kürzeren Periodendauer, oftmals sogar innerhalb einer Halbwelle als Stromoberwelle. Die Schwankungen in der Aufnahmeleistung, die durch ein Bürstenfeuer verursacht werden, wie es unmittelbar vor dem Erreichen des Laufzeitendes des Kommutatormotors auftritt, unterscheidet sich mithin deutlich von den Schwankungen in der Aufnahmeleistung wie sie im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb des Staubsaugers vorkommen, sowohl was die Amplituden als auch was die auftretenden Frequenzen angeht. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, den durch den Kommutatormotor, d.h. den durch das Antriebsaggregat fließenden Strom zu messen und die Messwerte dahingehend auszuwerten, dass ein verschleißbedingter Bürstenausfall erkannt wird. Bevor es dann zu einem tatsächlichen Ausfall kommt, kann das Antriebsaggregat entweder vorzeitig abgeschaltet oder in eine Art Notlaufprogramm mit reduzierter Leistung überführt werden, wobei letzteres den Vorteil hat, dass der Staubsaugerverwender gewarnt werden kann, dass der Staubsauger kurz vor der Notabschaltung steht und eine bestimmungsgemäße Funktion alsdann nicht mehr zur Verfügung steht. The power consumption of a commutator motor is relatively constant relative to the load, except for variations of the operating point. Load changes and associated changes in the recording power due to working point shifts, which manifest themselves in the recorded current, are typically in a time window of more than one second. Such operating point shifts are caused, for example, by different suction surfaces, by the changing filling level of the dust bag or by an increase in heating during operation. On the other hand, power and current fluctuations occurring due to brush fire become apparent with a much shorter period, often even within a half-wave, as a current harmonic. The fluctuations in the recording power caused by a brush fire, as it occurs immediately before reaching the end of the commutator motor, thus differs significantly from the fluctuations in the recording power as they occur in the normal operation of the vacuum cleaner, both the amplitudes and as far as the occurring frequencies are concerned. In accordance with the invention, it is therefore provided that the flow through the commutator motor, i. To measure the current flowing through the drive unit current and evaluate the measurements so that a wear-induced brush failure is detected. Before it comes to an actual failure, the drive unit can either be switched off prematurely or transferred to a kind of emergency program with reduced power, the latter has the advantage that the vacuum cleaner user can be warned that the vacuum cleaner is about to emergency shutdown and a proper Function then no longer available.

Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung wird vorgeschlagen, dass zunächst einmal eine die Aufnahmeleistung des Antriebsaggregats repräsentierende Zustandsgröße erfasst, d.h. gemessen wird. Diese Zustandsgrößenerfassung erfolgt vorzugsweise periodisch. Die so erfassten Zustandsgrößen werden alsdann miteinander verglichen, wobei im Ergebnis dieses Vergleiches die Ermittlung von Schwankungen in der Aufnahmeleistung steht. Sich ändernde Zustandsgrößen sind mithin gleichbedeutend mit einer schwankenden Aufnahmeleistung, was durch den Vergleich erfasster Zustandsgrößen ermittelt werden kann. With the method implementation according to the invention, it is proposed that, first of all, a state variable representing the input power of the drive unit be detected, i. is measured. This state variable detection is preferably carried out periodically. The state variables thus acquired are then compared with one another, the result of this comparison being the determination of fluctuations in the recording power. Changing state variables are therefore synonymous with a fluctuating recording power, which can be determined by comparing detected state variables.

Erfindungsgemäß wird ein Grenzwert vorgegeben, der die maximal mögliche Anzahl von Schwankungen pro Zeiteinheit festlegt. Dabei ist der Grenzwert so gelegt, dass er durch die Anzahl der Schwankungen im Normalbetrieb des Staubsaugers stets unterschritten ist. Wird also der Grenzwert überschritten, so ist dies gleichbedeutend damit, dass die Anzahl der Schwankungen in der Aufnahmeleistung derart hoch ist, dass es zu einem ersten Bürstenfeuer gekommen sein muss. Um noch weiteres Bürstenfeuer und die damit gemäß dem Stand der Technik einhergehenden Nachteile zu vermeiden, erfolgt mit detektierter Grenzwertüberschreitung entweder eine Abschaltung des Antriebsaggregats oder eine Reduzierung der Aufnahmeleistung des Antriebsaggregats und/oder eine Benachrichtigung bzw. Information des Verwenders. According to the invention, a limit value is specified which determines the maximum possible number of fluctuations per unit of time. The limit value is set so that it is always undershot by the number of fluctuations in normal operation of the vacuum cleaner. Thus, if the limit is exceeded, this is equivalent to the fact that the number of fluctuations in the recording power is so high that it must have come to a first brush fire. In order to avoid further brush fire and the disadvantages associated therewith according to the state of the art, either a switch-off of the drive unit or a reduction of the power consumption of the drive unit and / or a notification or information of the user takes place with detected exceeding the limit value.

Es sind eine Mehrzahl von möglichen Verfahrensalternativen denkbar, die sowohl einzeln als auch in Kombination zur Detektion von zerstörerischem Bürstenfeuer am Ende der Verschleißlänge einer Bürste in Frage kommen. All diesen Alternativen ist gemein, dass mittels Strommessung des mit dem Staubsaugergebläse zusammenwirkenden Antriebsaggregats und einer geeigneten Auswerteschaltung, vorzugsweise eines Mikrokontrollers, gefährliches Bürstenfeuer zum Ende der Lebensdauer erkannt und alsdann entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. There are a plurality of possible alternative methods conceivable, both individually and in combination for the detection of destructive brush fire at the end of the wear length of a brush in question. Common to all these alternatives is that, by measuring the current of the drive unit cooperating with the vacuum cleaner fan and a suitable evaluation circuit, preferably a microcontroller, dangerous brush fire is detected at the end of the service life and appropriate measures are taken.

Gemäß einer ersten Verfahrensalternative ist vorgesehen, dass als Zustandsgröße die Stromaufnahme des Antriebsaggregats dient, wobei die Stromaufnahme periodisch erfasst wird und erfasste Stromaufnahmewerte zur Ermittlung von Vergleichswerten miteinander verglichen werden, wobei die Vergleichswerte mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen werden und wobei im Falle einer Überschreitung des Grenzwertes die Stromaufnahme des Antriebsaggregats reduziert oder das Antriebsaggregat abgeschaltet wird. According to a first alternative method it is provided that the power consumption of the drive unit is used as a state variable, the power consumption is periodically detected and detected current consumption values are compared with each other to determine comparative values, wherein the comparison values are compared with a predeterminable limit value and wherein in case of exceeding the limit value the power consumption of the drive unit is reduced or the drive unit is switched off.

Gemäß dieser Verfahrensalternative wird der Umstand ausgenutzt, dass die Stromaufnahme eines Antriebsaggregats mit starkem Bürstenfeuer kurz vor Lebensdauerende in kurzen Abständen sehr stark variiert. Durch den Vergleich der Stromwerte einer oder mehrerer Netzperioden zueinander kann ein unnatürliches Bürstenfeuer bei Überschreitung eines vorgebbaren Schwellwertes erkannt werden. Wird dieser Vergleich innerhalb eines Saugvorgangs periodisch durchgeführt, kann durch geeignetes Timing von z.B. I(t = 0):I(t – 1s) entstehendes Bürstenfeuer gut erkannt werden. According to this alternative method, the fact is exploited that the power consumption of a drive unit with a strong brush fire shortly before end of life varies very rapidly at short intervals. By comparing the current values of one or more network periods to one another, an unnatural brush fire can be detected if a predefinable threshold value is exceeded. If this comparison is carried out periodically within a suction process, suitable timing of e.g. I (t = 0): I (t - 1s) resulting brush fire are well recognized.

Gemäß einer weiteren Verfahrensalternative ist vorgesehen, dass als Zustandsgröße die Stromaufnahme des Antriebsaggregats dient, wobei ein einem Phasenwinkel zugeordneter Stromwert als gleitender Mittelwert über eine vorgebbare Laufzeit ermittelt wird, wobei im Falle einer Über- oder Unterschreitung dieses Mittelwertes innerhalb einer vorgebbaren Messzeitdauer die Stromaufnahme des Antriebsaggregats reduziert oder das Antriebsaggregat abgeschaltet wird. According to a further alternative method, it is provided that the current consumption of the drive unit is used as a state variable, wherein a current value associated with a phase angle is determined as a moving average over a predeterminable transit time, wherein in the event of exceeding or falling below this mean value within a predeterminable measurement period, the current consumption of the drive unit reduced or the drive unit is switched off.

Gemäß einer weiteren Verfahrensalternative dient als Zustandsgröße die Stromaufnahme des Antriebsaggregats, wobei zwischen zwei Nulldurchgängen der Spannung Stromwerte erfasst und grundwellenbefreit werden, wobei die grundwellenbefreiten Stromwerte mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen werden, wobei im Falle einer Überschreitung des Grenzwertes die Stromaufnahme des Antriebsaggregats reduziert oder das Antriebsaggregat abgeschaltet wird. According to a further alternative method, the current consumption of the drive unit is used, whereby current values are detected between two zero crossings of the voltage and the fundamental values are compared with a predefinable limit value, wherein in case of exceeding the limit value, the current consumption of the drive unit is reduced or the drive unit is switched off.

Gemäß dieser Verfahrensalternative erfolgt eine kurzzeitige Strombewertung mittels digitalem Bandpass und Frenquenztracking. Zwischen zwei Nulldurchgängen der Spannung wird der Strom bezüglich des Oberwellengehaltes gesampelt und in Korrelation zur ungefähren Drehzahl gesetzt. Die aufgenommenen Stromwerte werden mittels digitalem Filter, der die Lamellenzahl mal ungefährer Drehzahlfrequenz als Mittenfrequenz für den Bandpass erhält, gefiltert. Der sich ergebende grundwellenbefreite Strom kann als Stromwert bereits durch einen einfachen Vergleich mit hinterlegten Grenzwerten Auskunft über das Vorliegen von übermäßigem Bürstenfeuer geben. Gemäß einer Variante dieser Verfahrensalternative kann anstelle eines digitalen Filters und Stromwertbildung eine FFT (schnelle Fourier-Transformation) mit Peak-Bestimmung eingesetzt werden. According to this method alternative, a short-term current evaluation takes place by means of digital bandpass and frenquency tracking. Between two zero crossings of the voltage, the current is sampled for harmonic content and correlated to approximate speed. The recorded current values are filtered by means of a digital filter which receives the number of slices times the approximate speed frequency as the center frequency for the band pass. The resulting ground wave-released current can already provide information about the presence of excessive brush fire as a current value by a simple comparison with stored limit values. According to a variant of this method alternative, instead of a digital filter and current value formation, an FFT (fast Fourier transformation) with peak determination can be used.

Gemäß einer weiteren Verfahrensalternative ist vorgesehen, dass als Zustandsgröße die stromäquivalente Spannung dient, die mittels eines diskreten, analogen Hochpass gefiltert, anschließend gesampelt und alsdann mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird, wobei im Falle einer Überschreitung des Grenzwertes die Stromaufnahme des Antriebsaggregats reduziert oder das Antriebsaggregat abgeschaltet wird. According to a further alternative method, it is provided that the current-equivalent voltage is used as the state variable, which is filtered by means of a discrete, high-pass analogue, then sampled and then compared with a predefinable limit value, the current consumption of the drive unit being reduced or the drive unit being exceeded if the limit value is exceeded is switched off.

Gemäß dieser Verfahrensalternative erfolgt die Bürstenfeuerdetektion mittels Strombewertung durch analogem Hochpass. Zu diesem Zweck wird die stromäquivalente Spannung mittels eines diskreten, analogen Hochpasses gefiltert und einem Mikrokontroller zum Sampeln zugeführt. Aufgrund des relativ hohen Frequenzabstandes von Grundwelle von z.B. 50 Hz zur Bürstenfeuerpulsation von z.B. ca. 12 kHz ist bereits ein passiver analoger Hochpass erster Ordnung für eine ausreichende Auswertung zur Bürstenfeuerdetektion ausreichend. According to this method alternative, the brush fire detection is carried out by means of current evaluation by analogue high-pass. For this purpose, the current-equivalent voltage is filtered by means of a discrete, high-pass analogue and fed to a microcontroller for sampling. Due to the relatively high frequency spacing of fundamental wave of e.g. 50 Hz for brushfire pulsation of e.g. Approximately 12 kHz is already a passive analog high-pass first-order enough for a sufficient evaluation for brush fire detection.

Gemäß einer weiteren Verfahrensalternative dient als Zustandsgröße die Amplitudenhöhe, vorzugsweise unter Berücksichtigung von Phasenwinkel und/oder Netzspannung, wobei im Falle der Überschreitung eines vorgebbaren Amplitudengrenzwertes die Stromaufnahme des Antriebsaggregats reduziert oder das Antriebsaggregat abgeschaltet wird. According to a further alternative method, the magnitude of the amplitude is used as a state variable, preferably taking account of the phase angle and / or mains voltage, the current consumption of the drive unit being reduced or the drive unit being switched off in the event of exceeding a predefinable amplitude limit value.

Im bestimmungsgemäßen Betriebsfall wird das Staubsaugergebläse vom Staubsauger eigenen Mikrokontroller nach Zuschaltung der Spannung langsam hochgefahren, um den hohen Anlaufstrom des mit dem Staubsaugergebläse zusammenwirkenden Antriebsaggregats zu begrenzen und um die Netzsicherung nicht zu überlasten, bis durch die zunehmende Drehzahl eine ausreichend hohe gegenelektromotorische Kraft gegeben und der Strom begrenzt ist. Nach einem solch gesteuerten Hochlauf des Antriebsaggregats findet allenfalls im Zuge einer Nachregelung eine Variation des Phasenwinkels mit relativ langer Sequenzdauer statt. Im Falle von überhöhtem Bürstenfeuer treten beim Lebensdauerende aufgrund des Lichtbogens kurzfristig wesentlich höhere Stromamplituden auf, die sowohl die Amplituden beim gesteuerten Hochlauf als auch im bestimmungsgemäßen Betriebsfall deutlich übersteigen. Eine Detektion kann mithin auch direkt über die Amplitudenhöhe, ggf. unter Berücksichtigung des Phasenwinkels und/oder der anliegenden Netzspannung erfolgen. Besonders effektiv erweist sich in diesem Zusammenhang ein mehrstufiges Verfahren. Demgemäß wird bei Über- bzw. Unterschreitung von vorgebbaren Amplitudengrenzwerten ein „Beobachtungsmodus“ aktiviert, der zu einem speziellen Überwachungsmodus des Mikrokontrollers führt. Kommt es nun innerhalb eines definierten Zeitraumes während des Überwachungsmodus zu keinem Ergebnis, wird wieder zurückgeschaltet in den normalen „Beobachtungsmodus“. In normal operation, the vacuum cleaner fan is raised slowly by the vacuum cleaner own microcontroller after switching on the voltage to limit the high starting current of cooperating with the vacuum cleaner fan drive unit and not overload the power fuse until given by the increasing speed of a sufficiently high counterelectromotive force and the Electricity is limited. After such a controlled run-up of the drive unit, a variation of the phase angle with a relatively long sequence duration takes place at best during a readjustment. In the case of excessive brush fire occur at the end of life due to the arc in the short term significantly higher current amplitudes, which significantly exceed both the amplitudes during controlled run-up and in normal operation. A detection can therefore also be done directly on the amplitude level, possibly taking into account the phase angle and / or the applied mains voltage. Particularly effective in this context is a multi-stage process. Accordingly, when exceeding or falling below predefinable amplitude limit values, an "observation mode" is activated, which leads to a special monitoring mode of the microcontroller. If there is no result within a defined period of time during the monitoring mode, the system switches back to the normal "observation mode".

Gemäß einer weiteren Variante kann eine I² × t-Betrachtung erfolgen. So stellt die Integration des quadrierten Stromes bezogen auf ein Zeitintervall eine gute Korrelation zum tatsächlichen Energieeintrag in das Antriebsaggregat dar. Weicht diese in einem eklatanten Umfang von vorgesehenen Grenzwerten ab, insbesondere unter Berücksichtigung des eingestellten Phasenwinkels, lässt dies den Rückschluss auf unerwünschtes Bürstenfeuer zu. According to a further variant, an I ² × t observation can take place. Thus, the integration of the squared stream with respect to a time interval is a good correlation to the actual input of energy into the drive unit. If this deviates in a blatant amount of prescribed limits, in particular taking into account the set phase angle, this leads to the conclusion about unwanted brush fire.

Unabhängig von der gewählten Verfahrensvariante kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine variable und/oder statische Grenzwertanpassung vorgesehen sein. So können die zur Entscheidungsfindung vorgesehenen Grenzwerte und Frühindikatoren im Mikrokontroller als Formeln oder auch in Tabellenform statisch vorgehalten sein, welche je nach Antriebsaggregat- und/oder Staubsaugertyp entsprechende Grenzwerte definieren und mit den erfassten, d.h. aufgenommenen Messwerten verglichen werden. Insbesondere unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten bietet der Einsatz von dynamischen Grenzwerten oder eine Mischung aus dynamischen Grenzwerten einerseits und statischen Grenzwerten andererseits besondere Vorteile. Dabei können z.B. innerhalb eines definierten Zeitraumes, z.B. zwischen 100 Betriebsstunden und 200 Betriebsstunden Betriebsparameter aus dem laufenden Staubsaugerbetrieb gesammelt und in einen nicht flüchtigen Speicher des Mikrokontrollers geschrieben werden. Dies gestattet es, zuvor statisch gesetzte Grenzwerte um diese dynamischen, staubsaugergebläseindividualisierten Parameter soweit zu ergänzen, dass für eine Vielzahl von Staubsaugergebläsetypen unterschiedlicher Leistung und Konfiguration nur eine baugleiche Elektronikvariante zum Einsatz kommt, welche sich während einer definierten Betriebszeit zusätzliche, antriebsaggregatsindividuelle Parameter aus den Messwerten generiert und zur Grenzwertdefinition heranzieht. Regardless of the selected method variant, a variable and / or static limit value adaptation can be provided according to a further feature of the invention. Thus, the limit values and early indicators provided for decision-making purposes may be stored statically in the microcontroller as formulas or also in tabular form, which define corresponding limit values depending on the type of drive unit and / or vacuum cleaner and with the detected, i. recorded measured values are compared. From a business point of view in particular, the use of dynamic limit values or a mixture of dynamic limit values on the one hand and static limit values on the other offers particular advantages. Thereby, e.g. within a defined period of time, e.g. between 100 operating hours and 200 operating hours, operating parameters are collected from the running vacuum cleaner operation and written to a non-volatile memory of the microcontroller. This allows statically set limit values to be supplemented by these dynamic, vacuum-cleaner-fan-individualized parameters so far that only a design-identical electronic variant is used for a multiplicity of vacuum fan types of different performance and configuration, which generates additional drive unit-specific parameters from the measured values during a defined operating time and uses the limit definition.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der einzigen 1, die in rein schematischer Darstellung eine beispielhafte Stromaufnahme eines mit einem Staubsaugergebläse zusammenwirkenden Antriebsaggregats zeigt. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to the single 1 , which shows a purely schematic representation of an exemplary power consumption of a cooperating with a vacuum cleaner fan drive unit.

Das gemäß 1 gezeigte Diagramm zeigt die Stromaufnahme eines Antriebsaggregats, das durch Bürstenverschleiß das Laufzeitende erreicht hat. The according to 1 The diagram shown shows the current consumption of a drive unit that has reached the end of its useful life due to brush wear.

In dem Diagramm ist die Stromaufnahme über der Laufzeit abgetragen. Es ist zu erkennen, dass die Stromaufnahme deutlichen Schwankungen ab etwa dem Zeitpunkt „6h“ unterlegen ist, was gleichbedeutend mit dem Auftreten von Bürstenfeuer ist. Die Amplituden erreichen dabei bis zu 12 A. In der Messzeit von „9h“ bis „12h“ läuft das Staubsaugergebläse – da immer noch Spannung anliegt – ungeregelt hoch, also ohne Sanftanlauf. Die Ströme liegen dabei weit außerhalb des Messbereiches, da sie nur noch durch den Wicklungswiderstand begrenzt werden und keine gegenelektromotorische Kraft den Strom begrenzen kann. Eine normale Haushaltssicherung könnte – je nach Grundlast – bereits auslösen. In the diagram, the current consumption over the term is removed. It can be seen that the current consumption is clearly inferior from about the time point "6h", which is equivalent to the occurrence of brush fire. The amplitudes reach up to 12 A. In the measuring time from "9h" to "12h" the vacuum cleaner fan runs - as there is still voltage - uncontrolled high, ie without soft start. The currents are far outside the measuring range, since they are limited only by the winding resistance and no counter electromotive force can limit the current. A normal budget assurance could - depending on the base load - already trigger.

Der mit der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung einhergehende Vorteil liegt insbesondere darin, dass ein sicheres Abschalten des Antriebsaggregats erreicht werden kann, ohne auf teure und lebensdauerreduzierende Abschaltbürsten zurückgeifen zu müssen. Rauch- und Qualmbildung wird vermieden, ebenso wie ungewünschte Geräusch- oder Ozonentwicklung. Ein Verwender des Staubsaugers wird zudem frühzeitig über das kurz bevorstehende Erreichen des Endes der Lebensdauer des Antriebsaggregats informiert und Kurzschlussmöglichkeiten sowie Sicherungsauslösungen werden ausgeschlossen.The advantage associated with the method implementation according to the invention is, in particular, that a safe shutdown of the drive unit can be achieved without having to go back to expensive and life-reducing shut-off brushes. Smoke and smoke formation is avoided, as well as unwanted noise or ozone development. A user of the vacuum cleaner is also informed at an early stage about the imminent reaching the end of the life of the drive unit and short-circuiting possibilities as well as safety releases are excluded.

Claims

Method for operating a drive unit of a vacuum cleaner fan, in which a state variable representing the recording power of the drive unit is detected and detected state variables for determining fluctuations in the recording power are compared with each other, wherein in case of exceeding a limit of a predetermined number of variations within a predetermined time unit reduces the power consumption of the drive unit or the drive unit is turned off.

A method according to claim 1, characterized in that the power consumption of the drive unit is used as a state variable, the power consumption is periodically detected and detected current consumption values are compared with each other to determine comparison values, wherein the comparison values are compared with a predeterminable limit value and wherein in case of exceeding the Limit value, the power consumption of the drive unit is reduced or the drive unit is switched off.

A method according to claim 1, characterized in that the power consumption of the drive unit is used as a state variable, wherein a phase angle associated with a current value as sliding average over a predeterminable delay is determined, wherein in case of exceeding or falling below this mean within a predetermined measurement period, the power consumption of the drive unit is reduced or the drive unit is turned off.

A method according to claim 1, characterized in that the power consumption of the drive unit is used as a state variable, current values being detected between two zero crossings of the voltage and fundamental waves removed, the current values are compared with a predeterminable limit, wherein in case of exceeding the limit, the current consumption of Drive unit reduced or the drive unit is switched off.

A method according to claim 1, characterized in that the state variable is the current-equivalent voltage, which is filtered by means of a discrete, high-pass analog, then sampled and then compared with a predeterminable limit, wherein in case of exceeding the limit, the power consumption of the drive unit reduces or Drive unit is switched off.

A method according to claim 1, characterized in that the magnitude of amplitude serves as a state variable, preferably taking into account phase angle and / or mains voltage, wherein in the case of exceeding a predetermined amplitude limit, the power consumption of the drive unit is reduced or the drive unit is turned off.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reduction of the power consumption of the drive unit and / or the shutdown of the drive unit is visually and / or acoustically displayed.

A vacuum cleaner with a vacuum cleaner fan and a cooperating drive unit, the vacuum cleaner is equipped to perform a method according to any one of the preceding claims, for which purpose a detection unit is provided, which is designed to detect the power consumption of the input unit representing state variables, further comprising Comparing unit is provided which is adapted to compare detected state variables for determining variations in the recording power with each other and further wherein a switching device is provided which is adapted, in the case of exceeding a limit value of a predetermined number of variations within a predetermined time unit to reduce the power consumption of the drive unit or to shut down the drive unit.