DE20309075U1

DE20309075U1 - Staubsauger

Info

Publication number: DE20309075U1
Application number: DE20309075U
Authority: DE
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2013-06-13

Abstract

Staubsauger (1) mit einem Elektromotor (2) und einem austauschbaren Vorsatzgerät (3), bspw. Elektroteppichbürste, wobei über eine Schnittstelle (7) neben zwei Stromversorgungsleitungen (N, L) auch eine Steuerleitung (8) zur Übertragung von analogen Signalen in das Vorsatzgerät (3) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass den analogen Signalen auf der Steuerleitung (8) digitale Signale überlagerbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Elektromotor und einem austauschbaren Vorsatzgerät, bspw. Elektroteppichbürste, wobei über eine Schnittstelle neben zwei Stromversorgungsleitungen auch eine Steuerleitung zur Übertragung von analogen Signalen in das Vorsatzgerät geführt ist.
Staubsauger der in Rede stehenden Art sind bekannt. Diese verfügen über eine Steuerleitung, über welche bspw. die Leistung des Elektromotors eingestellt werden kann. Dies kann üblicherweise über einen Sollwertgeber im Handgriff des Staubsaugers erfolgen oder auch durch ein Vorsatzgerät, wie bspw. einer Elektroteppichbürste, wobei bspw. in einer Parkstellung, d. h. Ruhestellung, oder bei Betrieb eines entsprechenden Vorsatzgerätes eine Leistungsreduzierung erzwungen wird. Die entsprechenden Signale zur Steuerung sind analoger Art. So kann bspw. die Leistung des Elektromotors über einen Widerstand bestimmt werden, mit welchem die Steuerleitung geschaltet wird.
Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, einen Staubsauger der in Rede stehenden Art anzugeben, bei welchem Signale digital vom Staubsauger an das Vorsatzgerät oder vom Vorsatzgerät an den Staubsauger übermittelt werden, wobei eine Kompatibilität zu Vorsatzgeräten, die nur analoge Signale verarbeiten können, erhalten bleiben soll.
Diese Problematik ist zunächst und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass den analogen Signalen auf der Steuerleitung digitale Signale überlagerbar sind. Zufolge dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung können weitere Funktionen mittels der digitalen Signale abgefragt bzw. ausgelöst werden, ohne hierbei die Kompatibilität zu Vorsatzgeräten, die nur analoge Signale verarbeiten können, aufzugeben. Bei Vorsatzgeräten, die digitale Signale und darüber hinaus auch gegebenenfalls analoge Signale verarbeiten können, ist durch die Erfindung eine nahezu beliebige Anzahl weiterer Steuerfunktionen erreicht. Es ist hierbei eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Staubsauger und verschiedenen Vorsatzgeräten erreicht, welche beliebig erweiterbar ist. Alle Vorsatzgeräte, d. h. rein analoge Signale verarbeitende als auch digitale Signale verarbeitende Vorsatzgeräte, können erkannt werden und sich beim Staubsauger anmelden. So kann durch die automatische Erkennung von Vorsatzgeräten über interne Signale eine auf das Vorsatzgerät angepasste Einstellung der Saugleistung erfolgen. Darüber hinaus ist in einer weiteren Anwendung eine automatische Regelung der Saugleistung erreicht. So kann bspw. bei einem Festklemmen einer Elektroteppichbürste die Saugleistung des staubsaugerseitigen Elektromotors heruntergefahren werden. Auch ist eine automatische Steuerung von Funktionen der Vorsatzgeräte, bspw. ein Umschalten von Teppichbetrieb auf Hartbodenbetrieb erreichbar. Mittels der digitalen Signale kann auch im Zusammenhang mit einer automatischen Bodenerkennung im Vorsatzgerät die angepasste Saugleistung gewählt werden. In einer weiteren Anwendung ist die Fernsteuerung von Funktionen der Vorsatzgeräte vom Staubsauger aus vorgesehen. Bevorzugt ist diesbezüglich, dass die analogen und digitalen Signale zeitgleich übertragbar sind. Hierbei wird dem analogen Signal auf der Steuerleitung ein digitales Signal ohne DC-Anteil überlagert. Dieses Signal überträgt serielle Daten, wobei ein Kanalcodierverfahren zur Anwendung kommt, weiter bevorzugt die digitalen Signale im Manchester-Code übertragen werden. Hierzu wird bevorzugt dem analogen Signal für eine Zeitspanne Λt eine Spannung ΛU überlagert, unmittelbar gefolgt von einer Spannung -ΛU. Das zeitliche Mittel beträgt demnach unverändert U₀. Die analoge Spannung U₀ wird auf der Empfängerseite mit einem Tiefpass herausgefiltert. Wird eine logische 1 übermittelt, wird bspw. zunächst eine negative Spannung -ΛU und unmittelbar hierauf eine positive Spannung ΛU gesendet. Bei einer logischen 0 wird bspw. zuerst eine positive Spannung und hiernach eine negative Spannung gesendet.
Denkbar ist auch eine Codierung, bei welcher eine logische 0 als Wechsel von einer negativen Spannung auf eine positive Spannung und bei einer logischen 1 entsprechend umgekehrt definiert ist. Auch weitere alternative Codes können zum Einsatz kommen. So kann der gewählte Code auch ein DC-freier NRZ-Code (No Return to Zero-Code) sein, womit ein Code bezeichnet ist, der am Ende der Zeichen nicht zwangsläufig auf Nullpotential zurückkehrt.
Die digitalen Signale werden auf der Empfängerseite mit einem Hochpass herausgefiltert. Zufolge dieser Ausgestaltung können beliebig viele Informationen mit Hilfe der seriellen Codes übertragen werden, ohne das analoge Signal zu stören. Alternativ zu dem Manchester-codierten Signal kann dem DC-Signal auf der Steuerleitung auch ein Tonfrequenzsignal überlagert werden. Diesbezüglich wird vorgeschlagen, dass dem analogen Signal ein impulsmoduliertes Tonfrequenzsignal überlagert wird. Wie auch bei dem Manchester-codierten Signal wird auch das Tonfrequenzsignal ohne DC-Anteil überlagert. Diesbezüglich ist weiter vorgesehen, dass das Tonfrequenzsignal mittels eines resonanzabgestimmten Filters von dem Analogsignal getrennt wird, wobei auch Störsignale ausgefiltert werden. Das so zurückgewonnene Tonfrequenzsignal wird mittels eines Gleichrichters demoduliert und mit einem Tiefpass in das ursprüngliche Impulssignal zurückgewandelt. Durch die Erfindung erfolgt die Kommunikation zwischen Staubsauger und Vorsatzgerät auf digitalem Wege mittels DC-freier Signale über eine Steuerleitung, die als 1-Draht-Bus benutzt wird. Kern des Systems ist der Staubsauger. Dieser sendet und empfängt Signale über die Steuerleitung. Die Signale werden mit Hilfe eines Mikrocontrollers erzeugt und ausgewertet oder alternativ mit Hilfe diskreter analoger oder digitaler Bausteine. In jedem Vorsatzgerät befindet sich ebenfalls ein Interface, das Signale über die Steuerleitung senden kann oder von dieser empfängt. Das Interface in den Vorsatzgeräten ist bevorzugt mit Sensoren und Aktoren verbunden, wobei die Sensoren dem zentralen Mikrocontroller in dem Staubsauger bspw. Informationen über die Art des Vorsatzgerätes, die Umge bungsbedingungen und den Zustand des Vorsatzgerätes liefert. Mittels der Aktoren können die Funktionen der Vorsatzgeräte gesteuert werden.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigt:
1 einen erfindungsgemäßen Staubsauger mit einem austauschbaren Vorsatzgerät in Form einer Saugdüse;
2 eine schematische Schaltungsdarstellung der Kommunikationswege zwischen Vorsatzgerät und Staubsauger;
3 ein Diagramm eines Manchester-codierten Signals, welches dem üblichen analogen Signal einer Steuerleitung zwischen Vorsatzgerät und Staubsauger überlagert ist;
4 ein Diagramm eines impulsmodulierten Tonfrequenzsignals zur Kommunikation zwischen Vorsatzgerät und Staubsauger;
5 ein schematischer Ablaufplan einer Sendeeinheit für digitalisierte Tonfrequenzsignale;
6 ein schematischer Ablaufplan einer Empfängereinheit für digitalisierte Tonfrequenzsignale.
Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu 1 ein Staubsauger 1 in Form eines Handstaubsaugers mit einem nicht näher dargestellten Elektromotor 2 einer Saug-Gebläse-Einheit, an welchem Staubsauger 1 ein Vorsatzgerät 3 -hier in Form einer Saugdüse- sowohl elektrisch als auch strömungstechnisch angeschlossen ist.
Zum elektrischen Anschluss des Staubsaugers 1 ist dieser mit einer Anschlussleitung 4 versehen. Die Steuerung der Saugleistung der Saug-Gebläse-Einheit kann manuell über einen handbetätigbaren Schieberegler 5 im Bereich eines Griffes 6 erfolgen.
Der Elektromotor 2 des Staubsaugers 1 und gegebenenfalls auch ein in dem Vorsatzgerät 3 angeordneter Elektromotor, bspw. zum Antrieb von Teppichbürsten, sind jeweils mit der N- und L-Leitung der Anschlussleitung 4 verbunden, wobei zwischen Staubsauger 1 und Vorsatzgerät 3 eine Schnittstelle 7 in Form von Steckkontakten vorgesehen ist. Diese Schnittstelle 7 ist in 2 lediglich schematisch dargestellt. Weiter ist im Bereich dieser Elektro-Schnittstelle 7 auch die Schnittstelle der Saugleitungsabschnitte von Staubsauger 1 und Vorsatzgerät 3 vorgesehen.
Zusätzlich zu den beiden Stromversorgungsleitungen L und N ist eine Steuerleitung 8 zur Übertragung sowohl von analogen als auch digitalen Signalen zwischen Staubsauger 1 und Vorsatzgerät 3 vorgesehen.
Über die Steuerleitung 8 werden in bekannter Weise analoge Signale übertragen, bspw. zur Erkennung des Betriebszustandes des Vorsatzgerätes 3. Aufgrund der erforderlichen Störspannungsabstände können auf diesem konventionellen Wege der analogen Signalübertragung nur eine begrenzte Anzahl von verschiedenen Signalen übertragen werden.
Um dem Bedürfnis einer Übertragung einer Vielzahl von verschiedenen Signalen zu begegnen und darüber hinaus auch weiterhin eine Kompatibilität zu Vorsatzgeräten 3, die nur analoge Signale verarbeiten können, zu bieten, ist erfindungsgemäß eine digitale Signalübertragung vorgesehen, welche digitalen Signale den analogen Signalen auf der Steuerleitung 8 überlagert sind.
So ist ein System geschaffen, welches einen Staubsauger 1 umfasst, der mit einer Vielzahl von Vorsatz- und Zusatzgeräten betrieben werden kann. Die Kommunikation erfolgt mittels DC-freier Signale über die Steuerleitung 8, die als 1-Draht-Bus benutzt wird. Kern des Systems ist der Staubsauger 1. Dieser sendet und empfängt Signale über die Steuerleitung 8.
Die digitalen Signale werden mit Hilfe eines in einer Elektronikbaugruppe 9 befindlichen Mikrocontrollers des Staubsaugers 1 erzeugt und ausgewertet. Alternativ kann die Erzeugung und Auswertung der digitalen Signale auch mit Hilfe diskreter analoger oder digitaler Bausteine erfolgen.
In jedem Vorsatzgerät 3 befindet sich ebenfalls ein Interface 10, welches die digitalen Signale über die Steuerleitung 8 senden kann oder von dieser empfängt. Das Interface 10 ist über die Elektro-Schnittstelle 7 zur Spannungsversorgung mit der N- und L-Leitung verbunden.
Das Interface 10 in den Vorsatzgeräten 3 ist mit Sensoren 11 und ggf. mit Aktoren 12 verbunden. Die Sensoren 11 liefern dem zentralen Mikrocontroller in der Elektronikbaugruppe 9 des Staubsaugers 1 bspw. Informationen über die Art des Vorsatzgerätes 3, über die Umgebungsbedingungen (bspw. Art des zu reinigenden Bodenbelags) und über den Zustand des Vorsatzgerätes 3. Mittels der Aktoren 12 können Funktionen der Vorsatzgeräte 3 gesteuert werden, so bspw. das Ein- bzw. Abschalten einer elektromotorisch angetriebenen Bürste.
Wie erwähnt, wird dem analogen Signal auf der Steuerleitung 8 ein digitales Signal ohne DC-Anteil überlagert. Dieses Signal überträgt serielle Daten, welche bspw. gemäß der Darstellung in 3 im Manchester-Code übertragen werden können. Hierzu wird dem analogen Signal U₀ für eine Zeitspanne Λt eine Spannung AU überlagert und unmittelbar darauf eine Spannung -ΛU. Demzufolge beträgt das zeitliche Mittel unverändert U₀.
Die analoge Spannung U₀ wird beim Empfänger mit einem Tiefpass herausgefiltert.
Eine logische 1 wird in dem Ausführungsbeispiel übermittelt, indem zunächst eine negative Spannung -ΛU und unmittelbar darauf eine positive Spannung ΛU gesendet wird. Bei einer logischen 0 wird zunächst eine positive Spannung ΛU und nachfolgend eine negative Spannung -ΛU gesendet. Diese seriellen Signale werden mit Hilfe eines Hochpasses ausgekoppelt.
Zufolge dieser Signalübertragung können zeitgleich analoge und digitale Signale übermittelt werden, wobei durch die Digitalisierung mit Hilfe der seriellen Codes beliebig viele Informationen gesendet werden können, ohne das analoge Signal zu stören. Anstelle des Manchester-codierten Signals gemäß 3 kann dem DC-Signal auf der Steuerleitung 8 auch ein Tonfrequenzsignal gemäß 4 überlagert werden, welches impulsmoduliert ist. Hierzu weist der Sender 13 einen Impulsgeber 14 und einen Tonfrequenzgenerator 15 auf, deren Signale (Impulssignal 16, Tonfrequenzsignal 17 zur Erzeugung des impulsmodulierten Tonfrequenzsignals 18 über einen Modulator 16 gekoppelt sind.
Dieses impulsmodulierte Tonfrequenzsignal 18 ohne DC-Anteil wird mittels eines resonanzabgestimmten Filters 19 eines Empfängers 20 wieder vom DC-Signal getrennt. Hierbei werden auch Störsignale ausgefiltert. Das so zurückgewonnene Tonfrequenzsignal wird mittels eines Gleichrichters 21 demoduliert und anschließend mit einem Tiefpass 22 wieder in das ursprüngliche Impulssignal 16 zurückgewandelt. An dem Tiefpass 22 kann sich eine Triggerstufe 23 anschließen.
Zufolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine bidirektionale Kommunikation zwischen Staubsauger 1 und verschiedenen Vorsatzgeräten 3 geschaf fen, welche gleichzeitig sowohl auf analogen als auch auf digitalen Signalen einer gemeinsamen Steuerleitung 8 basieren.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

Staubsauger (1) mit einem Elektromotor (2) und einem austauschbaren Vorsatzgerät (3), bspw. Elektroteppichbürste, wobei über eine Schnittstelle (7) neben zwei Stromversorgungsleitungen (N, L) auch eine Steuerleitung (8) zur Übertragung von analogen Signalen in das Vorsatzgerät (3) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass den analogen Signalen auf der Steuerleitung (8) digitale Signale überlagerbar sind.
Staubsauger nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die analogen und digitalen Signale zeitgleich übertragbar sind.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale im Kanalcodierverfahren übertragen werden.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale im Manchester-Code übertragen werden.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass dem analogen Signal für eine Zeitspanne Λt eine Spannung AU überlagert wird, unmittelbar gefolgt von einer Spannung -ΛU.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die analoge Spannung U₀ auf der Empfängerseite mit einem Tiefpass herausgefiltert wird.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale auf der Empfängerseite mit einem Hochpass herausgefiltert werden.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass dem analogen Signal ein impulsmoduliertes Tonfrequenzsignal (18) überlagert ist.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonfrequenzsignal (18) mittels eines resonanzabgestimmten Filters (19) von dem Analogsignal getrennt wird.
Staubsauger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das zurückgewonnene Tonfrequenzsignal mittels eines Gleichrichters (21) demoduliert wird und mit einem Tiefpass in das ursprüngliche Impulssignal (16) zurückgewandelt wird.