DE4434392C1 - Filling level detection system for vacuum cleaner dust bag - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Fül lungszustandes einer mittels eines Saugmotors zu füllenden Füllvorrichtung, insbesondere eines Staubsackes in einem Staubsauger. The invention relates to a method for determining the filling development state of a to be filled by means of a suction motor Filling device, in particular a dust bag in one Vacuum cleaner.
Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der DE 39 14 306 C2 bekannt.Such a method is already known from DE 39 14 306 C2 known.
So ist es bereits bekannt, in Haushalts- oder auch in indu striell genutzten Staubsaugern den Vollzustand des Staubsac kes in geeigneter Form dem Benutzer anzuzeigen. Diese Anzei ge schützt den Staubsauger vor Überlastung, verlängert die Lebensdauer des Motors und garantiert eine optimale Sauglei stung im Betriebszustand. Als Meßfühler zum Ermitteln des Füllungszustandes des Staubsackes wird bei dem bekannten Verfahren ein sogenannter Saugdruckschalter eingesetzt. Die ser Saugdruckschalter kontrolliert den Unterdruck im Staub raum des Staubsaugers und ist in der Regel als justierbarer Membranschalter ausgebildet.So it is already known in household or indu used vacuum cleaners the full state of the vacuum cleaner to display the user in a suitable form. This ad ge protects the vacuum cleaner against overload, extends the Lifetime of the engine and guarantees optimal suction in the operating state. As a sensor for determining the The state of filling of the dust bag is in the known Process used a so-called suction pressure switch. The This suction pressure switch controls the vacuum in the dust space of the vacuum cleaner and is usually as adjustable Membrane switch designed.
In der DE 34 31 651 A1 wird eine Alarmeinrichtung zur Anzei ge eines auf eine Druckänderung zurückgehenden Zustands, insbesondere zur Anzeige des Staubbeutelbefüllungsgrades bei Staubsaugern, vorgestellt. Hier wird in Strömungsrichtung hinter dem Staubbeutel mit einem Membranschalter bei Errei chen eines vorgegebenen Unterdruckschwellwertes ein akusti sches Signal ausgelöst.In DE 34 31 651 A1 an alarm device is used for display a state due to a change in pressure, especially for displaying the dust bag filling level Vacuum cleaners, presented. Here is in the direction of flow behind the dust bag with a membrane switch when Errei Chen a predetermined vacuum threshold an acousti signal triggered.
In der in der DE 39 14 306 C2 beschriebenen Vorrichtung zur Regelung und/oder Anzeige des Betriebes von Staubsaugern wird eine Druckdifferenz in Strömungsrichtung aus den Drüc ken vor und hinter dem Staubbeutel ermittelt. Füllt sich der Staubbeutel, so steigt der Unterdruck auf der Motorseite deutlich an, während vor dem Staubbeutel, infolge der Stau druckbildung der Unterdruck sinkt. Die Drücke werden mit Membranschaltern erfaßt, und es wird, wenn der Staubbeutel voll ist, ein Signal abgegeben. In the device described in DE 39 14 306 C2 Regulation and / or display of the operation of vacuum cleaners is a pressure difference in the flow direction from the pressure ken determined in front of and behind the dust bag. Fills up Dust bag, so the negative pressure on the motor side increases clearly on while in front of the dust bag, as a result of the traffic jam pressure build-up the negative pressure drops. The pressures are with Membrane switches are detected and it becomes when the dust bag is full, a signal is emitted.
Weiterhin ist aus der DE 43 04 263 C1 ein Regelverfahren be kannt, das auf der Basis der Fuzzy-Logik arbeitet, die Saug gebläseleistung regelt und somit einen zeitlich stabilen Be trieb gewährleistet.Furthermore, a control method is known from DE 43 04 263 C1 knows that works on the basis of fuzzy logic, the suction regulates blower output and thus a stable time drive guaranteed.
In allen Vorrichtungen, die direkt oder indirekt den Fül lungszustand des Staubbeutels bestimmen, wurde der Saug druck oft mit Hilfe eines Saugdruckschalters gemessen. Doch gerade dieser Saugdruckschalter besitzt viele Nachtei le.In all devices that directly or indirectly fill of the dust bag, the suction was pressure is often measured using a suction pressure switch. But this suction pressure switch in particular has many disadvantages le.
So ist die Schaltleistung des Saugdruckschalters in der Re gel sehr gering und der Schaltpunkt recht unscharf. Am Schaltpunkt des Saugdruckschalters tritt häufig ein mehr oder weniger starkes Schaltprellen auf, das zu externen Stö rungen führen kann. Außerdem ist der Saugdruckschalter ein vergleichsweise recht teueres und mechanisch kompliziertes Bauteil.So is the switching capacity of the suction pressure switch in the Re Gel very low and the switching point quite blurred. At the The switching point of the suction pressure switch often occurs more or less strong switching bounce that leads to external interference can lead. The suction pressure switch is also on comparatively quite expensive and mechanically complicated Component.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem der Füllungszustand einer Füllvorrichtung ohne einen derar tigen Saugdruckschalter gemessen werden kann.The invention is therefore based on the object of a method to provide ren of the type mentioned, in which the filling state of a filling device without one suction pressure switch can be measured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei wird während des Saugvorgangs mindestens einmal der Stromverlauf des Saugmotors gemessen und ein dem Füllungszustand ent sprechendes Signal durch den Vergleich des Stromverlaufes mit dem Referenzstromverlauf ermittelt und abgegeben. Da sich im Stromverlauf des Saugmotors der Füllungsgrad der zu füllenden bzw. gefüllten Füllvorrichtung widerspiegelt, läßt sich aus der Messung des augenblicklichen Stromverlaufs des Saugmotors, gegebenenfalls nach entsprechender Aufberei tung in einem Mikroprozessor, der Füllungsgrad der Füllvor richtung ermitteln. Der beim Stand der Technik vorhandene Saugdruckschalter ist nicht mehr erforderlich.This object is achieved by the features of claim 1 solved. Here during the suction process, the current flow of the Suction motor measured and the filling state ent speaking signal by comparing the current profile determined and given with the reference current curve. Since the degree of filling of the naturally aspirated motor changes reflects the filling device to be filled, can be measured from the current current of the naturally aspirated engine, if necessary after appropriate preparation processing in a microprocessor, the filling level of the filling device determine direction. The one available in the prior art Suction pressure switch is no longer required.
Vorteilhafterweise wird der Stromverlauf des Saugmotors wäh rend des Saugvorgangs fortlaufend ermittelt, um nicht nur den Füllungszustand beim Einschalten des Saugmotors, sondern auch während eines länger dauernden Saugvorgangs zu ermit teln.The current course of the naturally aspirated motor is advantageously selected continuously determined during the suction process, not only the filling level when switching on the suction motor, but also during a longer suction process teln.
Der ermittelte Referenzverlauf erlaubt es, Systemtoleranzen des Saugmotors und der Füllvorrichtung gerätespezifisch zu eliminieren. Nach Fertigstellung eines kompletten Gerätes, z. B. eines Staubsaugers, wird dieses, wie sonst auch üblich, für Testzwecke an einen Prüfautomaten angeschlossen und der Stromverlauf des Saugmotors bei leerem und bei vollem Staub sack an dem entsprechenden Gerät gemessen. Die ermittelten Stromverläufe werden als Referenzverläufe abgespeichert. Mit diesem am fertigen Gerät am Montageband ermittelten und ge speicherten Referenzsignalen lassen sich die hohen Toleran zen der recht einfach gefertigten Staubsaugermotoren sowie eine Vielzahl an unbekannten Einflüssen im gesamten System kreis eliminieren. The determined course of the reference allows system tolerances of the suction motor and the filling device eliminate. After completion of a complete device, e.g. B. a vacuum cleaner, this, as usual, connected to a testing machine for test purposes and the Current course of the suction motor with empty and with full dust sack measured on the corresponding device. The determined Current curves are saved as reference curves. With this determined and ge on the finished device on the assembly line stored reference signals, the high toleran zen of the quite simply manufactured vacuum cleaner motors as well a variety of unknown influences in the entire system eliminate circle.
Die Auswertung des gemessenen Stromverlaufs erfolgt zweckmä ßigerweise mittels einer geeigneten Software und besonders einfach nach Regeln der Fuzzy-Logik.The evaluation of the measured current profile is carried out expediently usually using suitable software and especially simply following rules of fuzzy logic.
Die Anzeige des Füllungszustandes der Füllvorrichtung kann in beliebiger Form erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch die Drehzahl des Saugmotors entsprechend dem abgegebenen Signal geregelt, so daß die Motordrehzahl entsprechend dem Fül lungszustand der Füllvorrichtung bis zum Stillstand bei völ lig gefüllter Füllvorrichtung reduziert werden kann. Besonders bevorzugt wird die Drehzahl bzw. Leistung des Saugmotors optisch, z. B. mittels einer Digitalanzeige, angezeigt, damit ein Benutzer aufgrund der Abweichung der angezeigten von der gewünschten, eingestellten Leistung auf den Füllungsgrad der Füllvorrichtung schließen kann.The display of the filling status of the filling device can in any form. However, preferably Speed of the suction motor according to the signal given regulated so that the engine speed according to the fill condition of the filling device to a standstill when full lig filled filling device can be reduced. The speed or power of the Suction motor optically, e.g. B. by means of a digital display, displayed so that a user due to the deviation of the displayed from the desired, set power can close the filling level of the filling device.
Der Füllungszustand der Füllungsvorrichtung kann aber auch auf vielfältige andere Art erfolgen, beispielsweise kann ei nem Benutzer der Füllungszustand optisch und/oder akustisch angezeigt werden.The filling status of the filling device can also can be done in a variety of other ways, for example egg the user the visual and / or acoustic level are displayed.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem eine Steuerungs vorrichtung zum Ermitteln des Füllungszustandes einer mit tels eines Saugmotors zu füllenden Füllvorrichtung, insbe sondere eines Staubsackes in einem Staubsauger, mit den Merkmalen, daß ein Festwertspeicher zur Speicherung von Re ferenzstromverläufen, eine Meßeinheit zur Meßwerterfassung des Stroms des Saugmotors und eine Kontrolleinheit zum Ver gleich des gemessenen Motorstroms mit den gespeicherten Re ferenzstromverläufen und zur Ermittlung und Abgabe eines dem Füllungszustand entsprechenden Signals vorgesehen sind.A control also falls within the scope of the invention device for determining the filling condition of a means of a suction motor to be filled, esp special of a dust bag in a vacuum cleaner, with the Features that a read-only memory for storing Re reference current curves, a measuring unit for measured value acquisition of the current of the suction motor and a control unit for ver equal to the measured motor current with the stored Re and the determination and delivery of a Fill state corresponding signal are provided.
Die Kontrolleinheit weist einen Festwertspeicher (ROM) auf, in dem ein oder mehrere Referenzverläufe ab speicherbar sind. In diesem Festwertspeicher wird zumindest der Referenzverlauf einer vollständig gefüllten Füllvorrich tung abgespeichert. Jedoch können auch weitere Referenzver läufe von anderen Füllungszuständen der Füllvorrichtung in dem Festwertspeicher abgespeichert werden.The control unit has a read-only memory (ROM) in which one or more reference courses are storable. At least in this read-only memory the reference course of a completely filled filling device tion saved. However, other reference ver runs from other filling states of the filling device in the read-only memory can be saved.
Besonders bevorzugt ist die Kontrolleinheit zur Steuerung des Saugmotors ausgebildet, beispielsweise zum Ein-/Aus schalten oder zur kontinuierlichen Regelung der Drehzahl des Saugmotors.The control unit for control is particularly preferred of the naturally aspirated engine, for example for on / off switch or for continuous control of the speed of the Naturally aspirated.
Weiterhin bevorzugt ist ein optisches und/oder akustisches Anzeigeelement von der Kontrolleinheit ansteuerbar, um einem Benutzer den Füllungszustand anzuzeigen.An optical and / or acoustic is also preferred Display element can be controlled by the control unit in order to Show users the fill status.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Steuervorrichtung weist die Meßeinheit einen Analog-/Digital(A/D)-Wandler auf, dessen gewandelte Meßwerte eines Stromverlaufs des Saugmotors in der Kontrolleinheit, beispielsweise in einem Mikroprozessor, verarbeitet und aus gewertet werden, und steuert die Kontrolleinheit ein Steuer element entsprechend den gewandelten Meßwerten. Auf diese Weise lassen sich die gewandelten A/D-Meßwerte digital leicht von dem Mikroprozessor erfassen. Bei dem Steuerele ment kann es sich um einen Ein/Ausschalter, beispielsweise um ein Relais oder um einen TRIAC, oder um ein kontinuierli ches Steuerelement, beispielsweise um einen Transistor oder um einen Digital-/Analog(D/A)-Wandler handeln.In a particularly preferred embodiment of the invent Control device according to the invention, the measuring unit Analog / digital (A / D) converter, whose converted measured values a current profile of the suction motor in the control unit, for example in a microprocessor, processed and made be assessed and the control unit controls a tax element according to the changed measured values. To this In this way, the converted A / D measurement values can be digital easily detected by the microprocessor. With the control element ment can be an on / off switch, for example a relay or a TRIAC, or a continuous ches control element, for example a transistor or is a digital / analog (D / A) converter.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:An embodiment of the invention is in the drawing shown. It shows:
Fig. 1 schematisch die für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlichen Teile eines Staubsaugers; und FIG. 1 shows schematically the essential for the inventive method parts of a vacuum cleaner; and
Fig. 2 die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Steuerungsvorrichtung. Fig. 2 shows the control device shown in dashed lines in Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 schematisch ein Staubsauger gezeigt, dessen Staubsack 2 mittels eines Saugmotors 3 gefüllt wird. Zur Regelung der Drehzahl des Saugmotors 3 ist eine Steuer vorrichtung 5 in Reihe zum Saugmotor 3 geschaltet. In Fig. 1 ist außerdem die den Staubsauger 1 versorgende Netzversor gung 4 sowie das unten näher beschriebene Anzeigeelement 17 dargestellt.In Fig. 1, 1 schematically shows a vacuum cleaner, the dust bag 2 is filled by means of a suction motor 3 . To control the speed of the naturally aspirated engine 3 , a control device 5 is connected in series with the naturally aspirated engine 3 . In Fig. 1 the vacuum cleaner 1 supplying Netzversor supply 4 and the display element 17 described in more detail below is also shown.
Das Kernstück der in Fig. 2 gezeigten Steuervorrichtung 5 ist ein Mikroprozessor 6 mit integriertem A/D-Wandler 8 und integriertem Festwertspeicher (ROM) 15. Die Versorgungs spannung des Mikroprozessors 6 ist mit 7 bezeichnet. Der Strom des Saugmotors 3 wird am Ort 9 über die Leitung 10 ab gegriffen, im Gleichrichter 12 gleichgerichtet und dem A/D-Wandler 8 zugeführt. Der so gemessene zeitliche Stromverlauf 11 des Saugmotors 3 spiegelt den Füllungsgrad des zu füllen den Staubsackes 2 wider, so daß sich aus dem gemessenen Stromverlauf 11 mit Hilfe des Mikroprozessors 6 der Fül lungsgrad der Füllungsvorrichtung ermitteln läßt. Entspre chend dem so ermittelten Füllungsgrades des Staubsackes 2 wird über die Steuerleitung 13 ein Steuersignal an ein Steu erelement 14 innerhalb des Stromkreises des Saugmotors 3 ab gegeben, über welches der Saugmotor 3 entweder ein- oder ausgeschaltet oder dessen Drehzahl kontinuierlich entspre chend dem Füllungsgrad des Staubsackes 2 geregelt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform ist das Steuerelement 14 ein Trioden-Wechselstromschalter (Triac), mit dem sich das Ein- und Ausschalten des Saugmotors 3 realisieren läßt. Für eine kontinuierliche Steuerung der Drehzahl des Saugmo tors 3 kann als Steuerelement 14 beispielsweise ein Transi stor eingesetzt werden.The core of the control device 5 shown in FIG. 2 is a microprocessor 6 with an integrated A / D converter 8 and an integrated read-only memory (ROM) 15 . The supply voltage of the microprocessor 6 is designated 7 . The current of the suction motor 3 is picked up at the location 9 via the line 10 , rectified in the rectifier 12 and fed to the A / D converter 8 . The current curve 11 of the suction motor 3 measured in this way reflects the degree of filling of the dust bag 2 to be filled, so that the degree of filling of the filling device can be determined from the measured current curve 11 with the aid of the microprocessor 6 . Correspondingly, the degree of filling of the dust bag 2 determined in this way is given a control signal via the control line 13 to a control element 14 within the circuit of the suction motor 3 , via which the suction motor 3 is either switched on or off or its speed is continuously corresponding to the filling degree of the dust bag 2 can be regulated. In the embodiment shown, the control element 14 is a triode AC switch (triac), with which the suction motor 3 can be switched on and off. For a continuous control of the speed of the Saugmo gate 3 , a Transi stor can be used as the control element 14, for example.
Da die Systemtoleranzen des Saugmotors 3 und des Staubsackes 2 einen regelungstechnisch einfach zu erfassenden Regelung salgorithmus meist nicht zulassen, werden nach Fertigstel lung eines kompletten Staubsaugers 1 Referenzstromverläufe des Saugmotors 3 bei vollem und auch bei leerem Staubsack 2 gemessen bzw. simuliert. Diese gerätespezifischen Stromver läufe werden als Referenzstromverläufe 16 in einem Festwert speicher 15 des Mikroprozessors 6 gespeichert. Die während des normalen Betriebs gemessenen Stromverläufe 11 des Saug motors 3 werden nun mit den im Festwertspeicher 15 gespei cherten Referenzstromverläufen verglichen und in Abhängigkeit des so ermittelten Füllungsgrades des Staubsackes 2 ein ent sprechendes Steuersignal 13 abgegeben.Since the system tolerances of the suction motor 3 and the dust bag 2 usually do not permit a control algorithm that is easy to grasp in terms of control technology, after completion of a complete vacuum cleaner 1 reference current profiles of the suction motor 3 are measured or simulated when the dust bag 2 is full and also when it is empty. These device-specific Stromver runs are stored as reference current curves 16 in a read-only memory 15 of the microprocessor 6 . The current profiles 11 of the suction motor 3 measured during normal operation are now compared with the reference current profiles stored in the read-only memory 15 and, depending on the degree of filling of the dust bag 2 determined in this way, a corresponding control signal 13 is emitted.
Anstelle des Steuerelements 14 oder auch zusätzlich kann über die Steuerleitung 13 auch ein Anzeigeelement 17 ange steuert werden, das dem Benutzer den Füllungsgrad des Staub sackes 2 optisch und/oder akustisch anzeigt. Instead of the control element 14 or additionally, a display element 17 can also be controlled via the control line 13 , which visually and / or acoustically indicates to the user the degree of filling of the dust bag 2 .
Bei einem Verfahren zum Ermitteln des Füllungszustandes ei ner mittels eines Saugmotors 3 zu füllenden Füllvorrichtung 2, insbesondere eines Staubsackes in einem Staubsauger 1, wird der Füllungszustand der Füllvorrichtung 2 aus dem wäh rend des Saugvorgangs mindestens einmal gemessenen Stromver lauf 11 des Saugmotors 3 ermittelt und ein diesem Füllungs zustand entsprechendes Signal 13 abgegeben. Beispielsweise kann die Drehzahl des Saugmotors 3 entsprechend dem abgege benen Signal 13 geregelt werden. Die bisher üblichen Saug druckschalter entfallen und Systemtoleranzen der Saugmotoren 3 können gerätespezifisch eliminiert werden.In a method for determining the filling state of a filling device 2 to be filled by means of a suction motor 3 , in particular a dust bag in a vacuum cleaner 1 , the filling state of the filling device 2 is determined from the current flow 11 of the suction motor 3 measured at least once during the suction process and is a this filling state corresponding signal 13 emitted. For example, the speed of the naturally aspirated engine 3 can be regulated in accordance with the signal 13 given . The previously common suction pressure switches are eliminated and system tolerances of the suction motors 3 can be eliminated on a device-specific basis.
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